JP5907070B2 - Non-aqueous electrolyte for lithium battery or lithium ion capacitor and electrochemical device using the same - Google Patents

Non-aqueous electrolyte for lithium battery or lithium ion capacitor and electrochemical device using the same Download PDF

Info

Publication number
JP5907070B2
JP5907070B2 JP2012547841A JP2012547841A JP5907070B2 JP 5907070 B2 JP5907070 B2 JP 5907070B2 JP 2012547841 A JP2012547841 A JP 2012547841A JP 2012547841 A JP2012547841 A JP 2012547841A JP 5907070 B2 JP5907070 B2 JP 5907070B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
aqueous electrolyte
dinitrile compound
carbon atoms
lithium ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012547841A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2012077623A1 (en
Inventor
三好 和弘
和弘 三好
近藤 正英
正英 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ube Industries Ltd filed Critical Ube Industries Ltd
Publication of JPWO2012077623A1 publication Critical patent/JPWO2012077623A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5907070B2 publication Critical patent/JP5907070B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54Electrolytes
    • H01G11/58Liquid electrolytes
    • H01G11/60Liquid electrolytes characterised by the solvent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0567Liquid materials characterised by the additives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/022Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/025Solid electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54Electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0569Liquid materials characterised by the solvents
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/16Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025Organic electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/16Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • H01M6/162Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte
    • H01M6/164Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte by the solvent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/16Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • H01M6/162Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte
    • H01M6/168Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte by additives
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Description

本発明は、広い温度範囲での電気化学特性を向上できる非水電解液及びそれを用いた電気化学素子に関する。   The present invention relates to a nonaqueous electrolytic solution capable of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range and an electrochemical element using the same.

近年、電気化学素子、特にリチウム二次電池は、携帯電話やノート型パソコン等の小型電子機器、電気自動車や電力貯蔵用として広く使用されている。これらの電子機器や自動車は、真夏の高温下や極寒の低温下等広い温度範囲で使用される可能性があるため、広い温度範囲でバランス良く電気化学特性を向上させることが求められている。
特に地球温暖化防止のため、CO排出量を削減することが急務となっており、リチウム二次電池やキャパシタなどの電気化学素子からなる蓄電装置を搭載した環境対応車の中でも、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、バッテリー電気自動車(BEV)の早期普及が求められている。しかしながら自動車は移動距離が長いため、熱帯の非常に暑い地域から極寒の地域まで幅広い温度範囲の地域で使用される可能性がある。従って、これらの車載用の電気化学素子は、高温から低温まで幅広い温度範囲で使用しても電気化学特性が劣化しないことが要求されている。
尚、本明細書において、リチウム二次電池という用語は、いわゆるリチウムイオン二次電池も含む概念として用いる。
In recent years, electrochemical devices, particularly lithium secondary batteries, have been widely used for small electronic devices such as mobile phones and laptop computers, electric vehicles, and power storage. Since these electronic devices and automobiles may be used in a wide temperature range such as a high temperature in midsummer or a low temperature of extremely cold, it is required to improve electrochemical characteristics in a wide range of temperatures.
In particular, in order to prevent global warming, there is an urgent need to reduce CO 2 emissions, and hybrid electric vehicles are among the environmentally friendly vehicles equipped with power storage devices composed of electrochemical elements such as lithium secondary batteries and capacitors. (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), and battery electric vehicles (BEV) are required to spread quickly. However, automobiles have a long travel distance, and may be used in a wide temperature range from extremely hot areas in the tropics to extremely cold areas. Therefore, these on-vehicle electrochemical elements are required to have no deterioration in electrochemical characteristics even when used in a wide temperature range from high temperature to low temperature.
In the present specification, the term lithium secondary battery is used as a concept including so-called lithium ion secondary batteries.

リチウム二次電池は、主にリチウムを吸蔵及び放出可能な材料を含む正極及び負極、リチウム塩と非水溶媒からなる非水電解液から構成され、非水溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等のカーボネートが使用されている。
また、負極としては、金属リチウム、リチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物(金属単体、酸化物、リチウムとの合金等)や炭素材料が知られており、特にリチウムを吸蔵及び放出することが可能なコークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の炭素材料を用いたリチウム二次電池が広く実用化されている。
The lithium secondary battery is mainly composed of a positive electrode and a negative electrode containing a material capable of occluding and releasing lithium, a non-aqueous electrolyte composed of a lithium salt and a non-aqueous solvent, and the non-aqueous solvent includes ethylene carbonate (EC), Carbonates such as propylene carbonate (PC) are used.
In addition, as the negative electrode, metal lithium, metal compounds that can occlude and release lithium (metal simple substance, oxide, alloy with lithium, etc.) and carbon materials are known, and in particular, lithium can be occluded and released. Lithium secondary batteries using carbon materials such as coke, artificial graphite and natural graphite have been widely put into practical use.

例えば、天然黒鉛や人造黒鉛等の高結晶化した炭素材料を負極材料として用いたリチウム二次電池は、非水電解液中の溶媒が充電時に負極表面で還元分解することにより発生した分解物やガスが電池の望ましい電気化学的反応を阻害するため、サイクル特性の低下を生じることが分かっている。また、非水溶媒の分解物が蓄積すると、負極へのリチウムの吸蔵及び放出がスムーズにできなくなり、広い温度範囲での電気化学特性が低下しやすくなる。
更に、リチウム金属やその合金、スズ又はケイ素等の金属単体や酸化物を負極材料として用いたリチウム二次電池は、初期の容量は高いもののサイクル中に微粉化が進むため、炭素材料の負極に比べて非水溶媒の還元分解が加速的に起こり、電池容量やサイクル特性のような電池性能が大きく低下することが知られている。また、これらの負極材料の微粉化や非水溶媒の分解物が蓄積すると、負極へのリチウムの吸蔵及び放出がスムーズにできなくなり、広い温度範囲での電気化学特性が低下しやすくなる。
一方、正極として、例えばLiCoO、LiMn、LiNiO、LiFePO等を用いたリチウム二次電池は、非水電解液中の非水溶媒が充電状態で正極材料と非水電解液との界面において、局部的に一部酸化分解することにより発生した分解物やガスが電池の望ましい電気化学的反応を阻害するため、やはり広い温度範囲での電気化学特性の低下を生じることが分かっている。
For example, a lithium secondary battery using a highly crystallized carbon material such as natural graphite or artificial graphite as a negative electrode material is a decomposition product generated by reductive decomposition of a solvent in a non-aqueous electrolyte on the negative electrode surface during charging. It has been found that the gas interferes with the desired electrochemical reaction of the battery, resulting in poor cycle characteristics. Moreover, when the decomposition product of the nonaqueous solvent accumulates, it becomes impossible to smoothly occlude and release lithium into the negative electrode, and the electrochemical characteristics in a wide temperature range are liable to deteriorate.
Furthermore, lithium secondary batteries using lithium metal, alloys thereof, simple metals such as tin or silicon, and oxides as negative electrode materials have high initial capacities, but fine powders progress during the cycle. In comparison, it is known that reductive decomposition of a non-aqueous solvent occurs at an accelerated rate, and battery performance such as battery capacity and cycle characteristics is greatly reduced. In addition, if these anode materials are pulverized or a decomposition product of a nonaqueous solvent accumulates, lithium cannot be smoothly inserted into and released from the anode, and the electrochemical characteristics in a wide temperature range are likely to be deteriorated.
On the other hand, a lithium secondary battery using, for example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiFePO 4, or the like as the positive electrode includes a positive electrode material, a non-aqueous electrolyte, and a non-aqueous solvent in a non-aqueous electrolyte in a charged state. It has been found that degradation products and gases generated by partial oxidative decomposition locally at the interface of the battery inhibit the desired electrochemical reaction of the battery, resulting in degradation of electrochemical characteristics over a wide temperature range. Yes.

以上のように、正極上や負極上で非水電解液が分解するときの分解物やガスにより、リチウムイオンの移動が阻害されたり、電池が膨れたりすることで電池性能が低下していた。そのような状況にも関わらず、リチウム二次電池が搭載されている電子機器の多機能化はますます進み、電力消費量が増大する流れにある。そのため、リチウム二次電池の高容量化はますます進んでおり、電極の密度を高めたり、電池内の無駄な空間容積を減らす等、電池内の非水電解液の占める体積が小さくなっている。従って、少しの非水電解液の分解で、広い温度範囲での電気化学特性が低下しやすい状況にある。
特許文献1には、鎖式飽和炭化水素化合物の両端にニトリル基が結合した鎖式飽和炭化水素ジニトリル化合物を含有する非水電解液が提案されており、例えば、2−メチルグルタロニトリル:エチレンカーボネート:ジメチルカーボネート=50:25:25(容量比)とした混合溶媒にリチウム塩を溶解させた電解液が広い電位窓を有することが示唆されている。
また、特許文献2及び特許文献3には、フルオロエチレンカーボネートとサクシノニトリルを含む非水電解液を用いたリチウム二次電池において、熱衝撃に対する安全性を向上できることが開示されている。
As described above, the battery performance has been deteriorated due to the movement of lithium ions or the expansion of the battery due to the decomposition product or gas when the non-aqueous electrolyte is decomposed on the positive electrode or the negative electrode. In spite of such a situation, electronic devices equipped with lithium secondary batteries are becoming more and more multifunctional and power consumption is increasing. As a result, the capacity of lithium secondary batteries has been increasing, and the volume occupied by non-aqueous electrolyte in the battery has become smaller, such as increasing the electrode density and reducing the useless space volume in the battery. . Therefore, the electrochemical characteristics in a wide temperature range are likely to be deteriorated by a slight decomposition of the nonaqueous electrolytic solution.
Patent Document 1 proposes a non-aqueous electrolyte containing a chain saturated hydrocarbon dinitrile compound in which a nitrile group is bonded to both ends of a chain saturated hydrocarbon compound. For example, 2-methylglutaronitrile: ethylene It is suggested that an electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in a mixed solvent of carbonate: dimethyl carbonate = 50: 25: 25 (volume ratio) has a wide potential window.
Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose that a lithium secondary battery using a nonaqueous electrolytic solution containing fluoroethylene carbonate and succinonitrile can improve safety against thermal shock.

特開2010−165653号公報JP 2010-165653 A 国際公開2007/081169号パンフレットInternational Publication No. 2007/081169 Pamphlet 国際公開2007/094625号パンフレットInternational Publication No. 2007/094625 Pamphlet

本発明は、広い温度範囲での電気化学特性を向上できる非水電解液及びそれを用いた電気化学素子を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolytic solution capable of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range and an electrochemical element using the same.

本発明者らは、上記従来技術の非水電解液の性能について詳細に検討した。その結果、前記特許文献の非水電解液では、高温保存後の低温放電特性などの広い温度範囲での電気化学特性を向上させるという課題に対しては、十分に満足できるとは言えないのが実情であった。
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、非水電解液中に2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物を0.001〜5質量%含有させ、かつ、特定量のフッ素原子を有する環状カーボネートもしくは特定量の2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物を組み合わせた場合に、広い温度範囲での電気化学特性、特にリチウム電池の電気化学特性を改善できることを見出し、本発明を完成した。
The present inventors have examined in detail the performance of the above-described prior art non-aqueous electrolyte. As a result, the non-aqueous electrolyte of the above-mentioned patent document cannot be said to be sufficiently satisfactory for the problem of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range such as low temperature discharge characteristics after high temperature storage. It was a fact.
Therefore, the inventors of the present invention have made extensive studies in order to solve the above problems, and in a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, two nitrile groups are connected in the non-aqueous electrolyte solution. A branched dinitrile compound having a main chain of an alkylene chain of 2 to 4 carbon atoms is contained in an amount of 0.001 to 5% by mass, and a cyclic carbonate having a specific amount of fluorine atoms or a specific amount of two nitrile groups are connected. The present inventors have found that when a linear dinitrile compound having an alkylene chain having 2 to 6 carbon atoms is combined, the electrochemical characteristics in a wide temperature range, particularly the electrochemical characteristics of a lithium battery can be improved.

すなわち、本発明は、下記の(1)〜()を提供するものである。
(1)非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、該非水溶媒がフッ素原子を有する環状カーボネートを0.1〜30体積%含有し、更に非水電解液中に2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物が0.001〜5質量%含有されていることを特徴とするリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。
That is, the present invention provides the following (1) to ( 8 ).
(1) In a non-aqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, the non-aqueous solvent contains 0.1 to 30% by volume of a cyclic carbonate having a fluorine atom. A non-aqueous battery for lithium batteries or lithium ion capacitors, comprising a branched dinitrile compound having a main chain of an alkylene chain connecting nitrile groups having 2 to 4 carbon atoms in a proportion of 0.001 to 5% by mass Electrolytic solution.

(2)非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、非水電解液中に2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物を0.001〜5質量%含有し、且つ、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物を0.001〜5質量%含有することを特徴とするリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。 (2) A branched dinitrile in which a main chain of an alkylene chain connecting two nitrile groups in the nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent has 2 to 4 carbon atoms 0.001 to 5% by mass of the compound and 0.001 to 5% by mass of a linear dinitrile compound in which an alkylene chain connecting two nitrile groups has 2 to 6 carbon atoms Non-aqueous electrolyte for lithium battery or lithium ion capacitor .

(3)非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、該非水溶媒がフッ素原子を有する環状カーボネートを0.1〜30体積%含有し、更に非水電解液中に2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物を0.001〜5質量%、および、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物を0.001〜5質量%含有することを特徴とするリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。 (3) In a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, the non-aqueous solvent contains 0.1 to 30% by volume of a cyclic carbonate having a fluorine atom. 0.001 to 5% by mass of a branched dinitrile compound in which the main chain of the alkylene chain connecting the nitrile group has 2 to 4 carbon atoms, and the alkylene chain connecting the two nitrile groups has 2 to 6 carbon atoms A non-aqueous electrolyte for a lithium battery or a lithium ion capacitor, containing 0.001 to 5% by mass of a linear dinitrile compound.

(4)前記直鎖ジニトリル化合物として、前記直鎖ジニトリル化合物を構成する2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の炭素数が、前記分枝ジニトリル化合物のアルキレン鎖の主鎖の炭素数と異なる数のものを用いることを特徴とする前記(2)または(3)に記載のリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。 (4) As the linear dinitrile compound, the number of carbon atoms of the alkylene chain connecting the two nitrile groups constituting the linear dinitrile compound is different from the number of carbon atoms of the main chain of the alkylene chain of the branched dinitrile compound. A non-aqueous electrolyte for a lithium battery or a lithium ion capacitor as described in (2) or (3) above, wherein

(5)前記分枝ジニトリル化合物が、主鎖のアルキレン鎖の少なくとも1つの水素原子が炭素数1以上2以下のアルキル基で置換されたものであることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載のリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。 (5) In the branched dinitrile compound, at least one hydrogen atom of the main alkylene chain is substituted with an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms. The nonaqueous electrolytic solution for a lithium battery or a lithium ion capacitor according to any one of 1).

(6)前記分枝ジニトリル化合物が、2つのニトリル基のうち、一方のニトリル基のα位炭素に結合する1つの水素原子のみがメチル基で置換されたものであることを特徴とする前記(5)に記載のリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。
(7)前記分枝ジニトリル化合物が、2−メチルスクシノニトリル、2,3−ジメチルスクシノニトリル、2−エチル−3−メチルスクシノニトリル、2,2,3−トリメチルスクシノニトリル、2−メチルグルタロニトリル、2,4−ジメチルグルタロニトリル、2−エチル−4−メチルグルタロニトリル、2,2,4−トリメチルグルタロニトリル、2,3−ジメチルグルタロニトリル、2,3,4−トリメチルグルタロニトリル、2−メチルアジポニトリル、2,5−ジメチルアジポニトリル、2−エチル−5−メチルアジポニトリル、2,2,5−トリメチルアジポニトリル、2,3−ジメチルアジポニトリル、2,4−ジメチルアジポニトリル、および2,3,5−トリメチルアジポニトリルから選択される少なくとも一種である前記(5)に記載のリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。
(6) In the branched dinitrile compound, only one hydrogen atom bonded to the α-position carbon of one of the nitrile groups is substituted with a methyl group. A nonaqueous electrolytic solution for a lithium battery or a lithium ion capacitor as described in 5).
(7) The branched dinitrile compound is 2-methylsuccinonitrile, 2,3-dimethylsuccinonitrile, 2-ethyl-3-methylsuccinonitrile, 2,2,3-trimethylsuccinonitrile, 2- Methyl glutaronitrile, 2,4-dimethyl glutaronitrile, 2-ethyl-4-methyl glutaronitrile, 2,2,4-trimethyl glutaronitrile, 2,3-dimethyl glutaronitrile, 2,3,4 -Trimethylglutaronitrile, 2-methyladiponitrile, 2,5-dimethyladiponitrile, 2-ethyl-5-methyladiponitrile, 2,2,5-trimethyladiponitrile, 2,3-dimethyladionitrile At least one selected from ponitrile, 2,4-dimethyladiponitrile, and 2,3,5-trimethyladiponitrile Non-aqueous electrolyte for a lithium battery or a lithium ion capacitor according to serial (5).

)正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を備えたリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタである電気化学素子において、該非水電解液が前記(1)〜()のいずれかに記載したリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液であることを特徴とする電気化学素子。 ( 8 ) In an electrochemical device which is a lithium battery or a lithium ion capacitor provided with a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous solvent, the nonaqueous electrolytic solution is the above (1) to ( 7 An electrochemical element, which is a nonaqueous electrolytic solution for a lithium battery or a lithium ion capacitor described in any one of 1).

本発明によれば、広い温度範囲での電気化学特性、特に高温保存後の低温放電特性を向上できる非水電解液及びそれを用いたリチウム電池等の電気化学素子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, electrochemical elements, such as a non-aqueous electrolyte which can improve the electrochemical characteristics in a wide temperature range, especially the low temperature discharge characteristic after high temperature storage, and a lithium battery using the same can be provided.

本発明は、非水電解液及びそれを用いた電気化学素子に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and an electrochemical device using the same.

〔非水電解液〕
本発明の非水電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、非水電解液中に特定量の2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物を0.001〜5質量%含有させかつ、特定量のフッ素原子を有する環状カーボネートもしくは、特定量の2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物を組み合わせて用いることを特徴とする非水電解液である。
[Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention is a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, and the main chain of an alkylene chain linking a specific amount of two nitrile groups in the non-aqueous electrolyte solution has a carbon number. The branched chain dinitrile compound which is 2 or more and 4 or less is contained in an amount of 0.001 to 5% by mass, and the cyclic carbonate having a specific amount of fluorine atoms or the alkylene chain connecting the specific amount of two nitrile groups has 2 or more carbon atoms A non-aqueous electrolyte characterized by using a combination of 6 or less linear dinitrile compounds.

本発明の非水電解液が、広い温度範囲での電気化学特性を大幅に改善できる理由は必ずしも明確ではないが、以下のように考えられる。
本発明の非水電解液に含有される2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物は、主鎖のアルキレン鎖の少なくとも1つの水素原子を置換するアルキル基が立体障害となる為、初回充電時に正極表面上の活性点で緩やかに反応し、電解液の酸化分解を抑制する被膜が形成されると考えられる。
更に、フッ素原子を有する環状カーボネートもしくは2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物といった化合物、すなわち、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物とは構造の異なる特定の電子吸引性基を有する化合物を組み合わせた場合、これらの化合物が、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物と相俟って被膜を形成することで、形成される被膜のLiイオン透過性が向上するとともに、電解液の酸化分解を抑制する効果が一段と高まるため、低温から高温まで広い温度範囲での電気化学特性が著しく向上する特異的な効果をもたらすことが分かった。
The reason why the nonaqueous electrolytic solution of the present invention can greatly improve the electrochemical characteristics in a wide temperature range is not necessarily clear, but is considered as follows.
The branched dinitrile compound in which the main chain of the alkylene chain connecting the two nitrile groups contained in the non-aqueous electrolyte of the present invention has 2 or more and 4 or less carbon atoms contains at least one hydrogen atom of the main alkylene chain. Since the alkyl group to be substituted becomes a steric hindrance, it is considered that a coating that suppresses oxidative decomposition of the electrolytic solution is formed by reacting slowly at the active sites on the positive electrode surface during the initial charge.
Furthermore, a compound such as a cyclic carbonate having a fluorine atom or a linear dinitrile compound in which an alkylene chain linking two nitrile groups has 2 to 6 carbon atoms, that is, the main chain of the alkylene chain linking two nitrile groups is carbon. When a compound having a specific electron-withdrawing group having a different structure from a branched dinitrile compound having a number of 2 or more and 4 or less is combined, the main chain of the alkylene chain connecting two nitrile groups is carbon number By forming a film in combination with a branched dinitrile compound that is 2 or more and 4 or less, the Li ion permeability of the formed film is improved and the effect of suppressing the oxidative decomposition of the electrolyte is further enhanced. It was found that the electrochemical properties in a wide temperature range from low temperature to high temperature have a specific effect that is remarkably improved.

本発明の非水電解液において、非水電解液に含有される2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物の含有量は、非水電解液中に0.001〜5質量%が好ましい。該含有量が5質量%以下であれば、電極上に過度に被膜が形成され広い温度範囲での電気化学特性が低下するおそれが少なく、また0.001質量%以上であれば被膜の形成が十分であり、広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましい。また、その上限は、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましい。   In the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, the content of the branched dinitrile compound in which the main chain of the alkylene chain connecting two nitrile groups contained in the nonaqueous electrolytic solution has 2 to 4 carbon atoms is 0.001-5 mass% is preferable in a liquid. When the content is 5% by mass or less, a film is excessively formed on the electrode, and there is little risk of deterioration of electrochemical characteristics in a wide temperature range. When the content is 0.001% by mass or more, the film is formed. It is sufficient, and the effect of improving the electrochemical characteristics over a wide temperature range is enhanced. The content is preferably 0.05% by mass or more, and more preferably 0.2% by mass or more in the nonaqueous electrolytic solution. Moreover, the upper limit is preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.

2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物としては、主鎖のアルキレン鎖の少なくとも1つの水素原子を炭素数1以上4以下のアルキル基で置換したものがより好ましく、主鎖のアルキレン鎖の少なくとも1つの水素原子を炭素数1以上2以下のアルキル基で置換したものが更に好ましい。
具体的には、2−メチルスクシノニトリル、2−エチルスクシノニトリル、2,3−ジメチルスクシノニトリル、2−エチル−3−メチルスクシノニトリル、2,3−ジエチルスクシノニトリル、2,2−ジメチルスクシノニトリル、2,2,3−トリメチルスクシノニトリル、2,2,3,3−テトラメチルスクシノニトリル、2−メチルグルタロニトリル、2−エチルグルタロニトリル、2,4−ジメチルグルタロニトリル、2−エチル−4−メチルグルタロニトリル、2,4−ジエチルグルタロニトリル、2,2−ジメチルグルタロニトリル、2,2,4−トリメチルグルタロニトリル、2,2,4,4−テトラメチルグルタロニトリル、2,3−ジメチルグルタロニトリル、2,3,4−トリメチルグルタロニトリル、3−メチルグルタロニトリル、3,3−ジメチルグルタロニトリル、2−メチルアジポニトリル、2−エチルアジポニトリル、2,5−ジメチルアジポニトリル、2−エチル−5−メチルアジポニトリル、2,5−ジエチルアジポニトリル、2,2−ジメチルアジポニトリル、2,2,5−トリメチルアジポニトリル、2,2,5,5−テトラメチルアジポニトリル、2,3−ジメチルアジポニトリル、2,4−ジメチルアジポニトリル、2,3,5−トリメチルアジポニトリル、3−メチルアジポニトリル、3,3−ジメチルアジポニトリルが好適に挙げられる。
これらの中でも、一方のニトリル基のα位炭素(CH)の1つのHのみがメチル基である場合、広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が高まるので好ましく、具体的には、2−メチルスクシノニトリル、2,3−ジメチルスクシノニトリル、2−エチル−3−メチルスクシノニトリル、2,2,3−トリメチルスクシノニトリル、2−メチルグルタロニトリル、2,4−ジメチルグルタロニトリル、2−エチル−4−メチルグルタロニトリル、2,2,4−トリメチルグルタロニトリル、2,3−ジメチルグルタロニトリル、2,3,4−トリメチルグルタロニトリル、2−メチルアジポニトリル、2,5−ジメチルアジポニトリル、2−エチル−5−メチルアジポニトリル、2,2,5−トリメチルアジポニトリル、2,3−ジメチルアジポニトリル、2,4−ジメチルアジポニトリル、2,3,5−トリメチルアジポニトリルが好ましい。更に、他方のニトリル基のα位炭素(CH)が無置換の場合、2つのニトリル基の反応性が異なるため、過度に緻密化することなく被膜が形成されLiイオン透過性が一段と向上するので好ましく、このような観点より、2−メチルスクシノニトリル、2−メチルグルタロニトリル、2,3−ジメチルグルタロニトリル、2−メチルアジポニトリル、2,3−ジメチルアジポニトリル、2,4−ジメチルアジポニトリルが特に好ましい。
As the branched dinitrile compound in which the main chain of the alkylene chain linking two nitrile groups has 2 to 4 carbon atoms, at least one hydrogen atom of the alkylene chain of the main chain is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The substituted one is more preferable, and the one in which at least one hydrogen atom of the main alkylene chain is substituted with an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms is further preferable.
Specifically, 2-methylsuccinonitrile, 2-ethylsuccinonitrile, 2,3-dimethylsuccinonitrile, 2-ethyl-3-methylsuccinonitrile, 2,3-diethylsuccinonitrile, 2, 2-dimethylsuccinonitrile, 2,2,3-trimethylsuccinonitrile, 2,2,3,3-tetramethylsuccinonitrile, 2-methylglutaronitrile, 2-ethylglutaronitrile, 2,4- Dimethyl glutaronitrile, 2-ethyl-4-methyl glutaronitrile, 2,4-diethyl glutaronitrile, 2,2-dimethyl glutaronitrile, 2,2,4-trimethyl glutaronitrile, 2,2,4 , 4-tetramethylglutaronitrile, 2,3-dimethylglutaronitrile, 2,3,4-trimethylglutaronitrile, 3-methylg Talonitrile, 3,3-dimethylglutonitrile, 2-methyladiponitrile, 2-ethyladiponitrile, 2,5-dimethyladiponitrile, 2-ethyl-5-methyladiponitrile, 2,5-diethyl Adiponitrile, 2,2-dimethyladiponitrile, 2,2,5-trimethyladiponitrile, 2,2,5,5-tetramethyladiponitrile, 2,3-dimethyladiponitrile, 2,4 Preferred examples include -dimethyladiponitrile, 2,3,5-trimethyladiponitrile, 3-methyladiponitrile, and 3,3-dimethyladiponitrile.
Among these, when only one H of the α-position carbon (CH 2 ) of one nitrile group is a methyl group, it is preferable because the effect of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range is enhanced. -Methylsuccinonitrile, 2,3-dimethylsuccinonitrile, 2-ethyl-3-methylsuccinonitrile, 2,2,3-trimethylsuccinonitrile, 2-methylglutaronitrile, 2,4-dimethylglu Talonitrile, 2-ethyl-4-methylglutaronitrile, 2,2,4-trimethylglutaronitrile, 2,3-dimethylglutaronitrile, 2,3,4-trimethylglutaronitrile, 2-methyladipo Nitrile, 2,5-dimethyladiponitrile, 2-ethyl-5-methyladiponitrile, 2,2,5-trimethyladiponitrile, 2,3-dimethyl Ruadiponitrile, 2,4-dimethyladiponitrile and 2,3,5-trimethyladiponitrile are preferred. Furthermore, when the α-position carbon (CH 2 ) of the other nitrile group is unsubstituted, the reactivity of the two nitrile groups is different, so that a film is formed without excessive densification, and the Li ion permeability is further improved. From such a viewpoint, 2-methylsuccinonitrile, 2-methylglutaronitrile, 2,3-dimethylglutaronitrile, 2-methyladiponitrile, 2,3-dimethyladiponitrile, 2, 4-dimethyladiponitrile is particularly preferred.

本発明の非水電解液において、非水溶媒中にフッ素原子を有する環状カーボネートが占める体積の割合は、0.1体積%以上が好ましく、更に好ましくは1体積%以上、特に好ましくは3体積%以上、また、上限としては、30体積%以下が好ましく、更に好ましくは25体積%以下、特に好ましくは20体積%以下である。
フッ素原子を有する環状カーボネートとしては4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、トランス又はシス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(以下、両者を総称して「DFEC」という)から選ばれる1種以上であることが好ましく、特にFECが含まれていると好ましい。
In the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, the volume ratio of the cyclic carbonate having a fluorine atom in the nonaqueous solvent is preferably 0.1% by volume or more, more preferably 1% by volume or more, particularly preferably 3% by volume. In addition, the upper limit is preferably 30% by volume or less, more preferably 25% by volume or less, and particularly preferably 20% by volume or less.
The cyclic carbonate having a fluorine atom includes 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), trans or cis-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one (hereinafter, both are generically named) And at least one selected from “DFEC”, and particularly preferably FEC.

本発明の非水電解液において、非水電解液に含有される2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物の含有量としては、非水電解液中に0.001〜5質量%が好ましい。該含有量が5質量%以下であれば、電極上に過度に被膜が形成され広い温度範囲での電気化学特性が低下するおそれが少なく、また0.001質量%以上であれば被膜の形成が十分であり、広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましい。また、その上限は、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましい。   In the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, the content of the linear dinitrile compound in which the alkylene chain connecting two nitrile groups contained in the nonaqueous electrolytic solution has 2 to 6 carbon atoms is 0.001 to 5% by mass is preferable. When the content is 5% by mass or less, a film is excessively formed on the electrode, and there is little risk of deterioration of electrochemical characteristics in a wide temperature range. When the content is 0.001% by mass or more, the film is formed. It is sufficient, and the effect of improving the electrochemical characteristics over a wide temperature range is enhanced. The content is preferably 0.05% by mass or more, and more preferably 0.2% by mass or more in the nonaqueous electrolytic solution. Moreover, the upper limit is preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.

本発明の非水電解液において、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物と2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物を併用する場合、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物と2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物の総含有量としては、非水電解液中に0.01〜7質量%が好ましい。該含有量が7質量%以下であれば、電極上に過度に被膜が形成され広い温度範囲での電気化学特性が低下するおそれが少なく、また0.01質量%以上であれば被膜の形成が十分であり、広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.1質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましい。また、その上限は、5質量%以下が好ましく、4質量%以下がより好ましく、3.5質量%以下が特に好ましい。   In the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, the branched dinitrile compound in which the main chain of the alkylene chain connecting two nitrile groups has 2 or more and 4 or less carbon atoms and the alkylene chain connecting two nitrile groups has 2 or more and 6 carbon atoms. When the linear dinitrile compound which is the following is used in combination, the branched dinitrile compound in which the main chain of the alkylene chain connecting the two nitrile groups has 2 to 4 carbon atoms and the alkylene chain connecting the two nitrile groups has the carbon number As total content of the linear dinitrile compound which is 2-6, 0.01-7 mass% is preferable in a non-aqueous electrolyte. If the content is 7% by mass or less, a film is excessively formed on the electrode, and there is little risk of deterioration of electrochemical characteristics in a wide temperature range. It is sufficient, and the effect of improving the electrochemical characteristics over a wide temperature range is enhanced. The content is preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 0.3% by mass or more in the nonaqueous electrolytic solution. Moreover, the upper limit is preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and particularly preferably 3.5% by mass or less.

更に、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物と2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物を併用する場合、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物の含有量に対する2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物の含有量の質量比が0.01〜0.96である場合に広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が高まるので好ましく、0.2〜0.8がより好ましい。   Further, a branched dinitrile compound in which the main chain of an alkylene chain connecting two nitrile groups has 2 to 4 carbon atoms and a linear dinitrile compound in which an alkylene chain connecting two nitrile groups has 2 to 6 carbon atoms In combination, the alkylene chain linking the two nitrile groups connects the two nitrile groups to the branched dinitrile compound content in which the main chain of the alkylene chain linking the two nitrile groups has 2 to 4 carbon atoms. When the mass ratio of the linear dinitrile compound content is 0.01 to 0.96, it is preferable because the effect of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range is enhanced, and 0.2 to 0.8 is more preferable. .

また、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物と2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物を併用する場合、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物と2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物の総含有量が上記範囲であり且つ、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物の含有量に対する2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物の含有量の質量比が上記範囲であると一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましい。   Further, a branched dinitrile compound in which the main chain of the alkylene chain connecting two nitrile groups has 2 to 4 carbon atoms and a linear dinitrile compound in which the alkylene chain connecting two nitrile groups has 2 to 6 carbon atoms In combination, a branched dinitrile compound in which the main chain of an alkylene chain connecting two nitrile groups has 2 to 4 carbon atoms and an alkylene chain connecting two nitrile groups has a carbon number of 2 to 6 carbon atoms. Two nitrile groups are linked to the content of a branched dinitrile compound in which the total content of the chain dinitrile compound is in the above range and the main chain of the alkylene chain linking the two nitrile groups has 2 to 4 carbon atoms When the mass ratio of the content of the linear dinitrile compound in which the alkylene chain has 2 or more and 6 or less carbon atoms is within the above range, electrochemical characteristics in a wider temperature range can be obtained. Preferably to above.

2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物とは、具体的には、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリルである。
これらの中でも、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の炭素数が4以上の化合物と組み合わせると電解液の酸化分解を抑制する効果が一段と向上する為、広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が高まるのでアジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリルがより好ましい。
Specific examples of the linear dinitrile compound in which the alkylene chain connecting two nitrile groups has 2 or more and 6 or less carbon atoms include succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimelonitrile, and suberonitrile.
Among these, when combined with a compound having 4 or more carbon atoms in the alkylene chain connecting two nitrile groups, the effect of suppressing the oxidative decomposition of the electrolyte is further improved, so that the electrochemical property is improved over a wide temperature range. Therefore, adiponitrile, pimelonitrile, and suberonitrile are more preferable.

加えて、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物と2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物とを併用する場合には、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物として、該化合物を構成する2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の炭素数が、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物のアルキレン鎖の主鎖の炭素数と異なる数のものを用いることが、電解液の酸化分解を抑制する効果が一段と向上する為、好ましい。   In addition, a branched dinitrile compound in which the main chain of an alkylene chain connecting two nitrile groups has 2 to 4 carbon atoms and a linear dinitrile in which an alkylene chain connecting two nitrile groups has 2 to 6 carbon atoms When a compound is used in combination, the number of carbon atoms in the alkylene chain connecting the two nitrile groups constituting the compound as a linear dinitrile compound in which the alkylene chain connecting the two nitrile groups has 2 to 6 carbon atoms However, if the main chain of the alkylene chain linking the two nitrile groups has a carbon number of 2 or more and 4 or less, the number of carbon atoms of the main chain of the alkylene chain of the branched dinitrile compound may be different. Since the effect which suppresses decomposition | disassembly improves further, it is preferable.

本発明の非水電解液において、以下に述べる非水溶媒、電解質塩、更にその他の添加剤を組み合わせることにより、広い温度範囲での電気化学特性が相乗的に向上する効果を発現する。   In the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, by combining the non-aqueous solvent, electrolyte salt, and other additives described below, the effect of synergistically improving the electrochemical characteristics in a wide temperature range is exhibited.

〔非水溶媒〕
本発明の非水電解液に使用される非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状エステル、ラクトン、エーテル、アミド、リン酸エステル、スルホン、モノニトリル、S=O結合含有化合物等が挙げられ、環状カーボネートと鎖状エステルの両方が含まれることが好ましい。
なお、鎖状エステルなる用語は、鎖状カーボネートおよび鎖状カルボン酸エステルを含む概念として用いる。
[Nonaqueous solvent]
Examples of the non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte of the present invention include cyclic carbonates, chain esters, lactones, ethers, amides, phosphate esters, sulfones, mononitriles, S═O bond-containing compounds, and the like. It is preferable that both a cyclic carbonate and a chain ester are included.
The term chain ester is used as a concept including chain carbonate and chain carboxylic acid ester.

フッ素原子を有する環状カーボネート以外の環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)等が好適に挙げられる。   Examples of the cyclic carbonate other than the cyclic carbonate having a fluorine atom include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, vinylene carbonate (VC), and vinyl ethylene carbonate (VEC). ) Etc. are mentioned suitably.

非水溶媒がエチレンカーボネート及び/又はプロピレンカーボネートを含むと電極上に形成される被膜の抵抗が小さくなるので好ましく、エチレンカーボネート及び/又はプロピレンカーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積中に3体積%以上、更に好ましくは5体積%以上、特に好ましくは7体積%以上、また、上限としては、45体積%以下、更に好ましくは35体積%以下、特に好ましくは25体積%以下である。
また、非水溶媒が炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートを含むと広い温度範囲での電気化学特性が一段と向上するので好ましい。炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートとしてはVC、VECがより好ましく、VCが特に好ましい。
炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して、0.001体積%以上、更に好ましくは0.1体積%以上、特に好ましくは0.3体積%以上、また、上限としては、5体積%以下、更に好ましくは4体積%以下、特に好ましくは3体積%以下である。
フッ素原子を有する環状カーボネートとフッ素原子を有する環状カーボネート以外の環状カーボネートを合わせた環状カーボネートの総含有量は、非水溶媒の総体積に対して、10体積%〜40体積%の範囲で用いるのが好ましい。含有量が10体積%以上であれば、非水電解液の電気伝導度が低下して広い温度範囲での電気化学特性が低下することがなく、40体積%以下であれば、非水電解液の粘性が高くなり広い温度範囲での電気化学特性が低下するおそれがないので上記範囲であることが好ましい。
これらの環状カーボネートは1種類で使用してもよく、また2種類以上を組み合わせて使用した場合は、広い温度範囲での電気化学特性が更に向上するので好ましく、3種類以上が特に好ましい。これらの環状カーボネートの好適な組合せとしては、ECとPC、ECとVC、PCとVC、VCとFEC、ECとFEC、PCとFEC、VECとFEC、FECとDFEC、ECとDFEC、PCとDFEC、VCとDFEC、VECとDFEC、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとVCとFEC、ECとVCとVEC、PCとVCとFEC、ECとVCとDFEC、PCとVCとDFEC、ECとPCとVCとFEC、ECとPCとVCとDFEC等が好ましい。前記の組合せのうち、2種類の組み合わせとしては、ECとVC、ECとFEC、PCとFEC、VCとFEC等の組み合わせが好ましく、3種類以上の組み合わせとしては、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとVCとFEC、PCとVCとFEC、ECとPCとVCとFEC等の組合せが好ましい。
When the non-aqueous solvent contains ethylene carbonate and / or propylene carbonate, the resistance of the film formed on the electrode is reduced, and the content of ethylene carbonate and / or propylene carbonate is preferably 3 in the total volume of the non-aqueous solvent. Volume% or more, more preferably 5% by volume or more, particularly preferably 7% by volume or more, and the upper limit is 45% by volume or less, more preferably 35% by volume or less, and particularly preferably 25% by volume or less.
In addition, it is preferable that the non-aqueous solvent contains a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond, since electrochemical characteristics in a wide temperature range are further improved. As the cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond, VC and VEC are more preferable, and VC is particularly preferable.
The content of the cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond is 0.001% by volume or more, more preferably 0.1% by volume or more, particularly preferably 0.3% by volume, based on the total volume of the nonaqueous solvent. In addition, the upper limit is 5% by volume or less, more preferably 4% by volume or less, and particularly preferably 3% by volume or less.
The total content of the cyclic carbonate including the cyclic carbonate having a fluorine atom and the cyclic carbonate other than the cyclic carbonate having a fluorine atom is used in the range of 10% by volume to 40% by volume with respect to the total volume of the nonaqueous solvent. Is preferred. If the content is 10% by volume or more, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte does not decrease and the electrochemical characteristics in a wide temperature range do not deteriorate. If the content is 40% by volume or less, the non-aqueous electrolyte The above-mentioned range is preferable because the viscosity of the resin does not increase and the electrochemical characteristics in a wide temperature range are not likely to deteriorate.
These cyclic carbonates may be used alone, and when two or more types are used in combination, the electrochemical properties in a wide temperature range are further improved, and three or more types are particularly preferable. Preferred combinations of these cyclic carbonates include EC and PC, EC and VC, PC and VC, VC and FEC, EC and FEC, PC and FEC, VEC and FEC, FEC and DFEC, EC and DFEC, PC and DFEC , VC and DFEC, VEC and DFEC, EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and VC and FEC, EC and VC and VEC, PC and VC and FEC, EC and VC and DFEC, PC and VC and DFEC EC, PC, VC, FEC, EC, PC, VC, DFEC and the like are preferable. Of the above combinations, the two types of combinations are preferably EC and VC, EC and FEC, PC and FEC, VC and FEC, etc., and the combination of three or more types is EC and PC and VC and EC. Combinations of PC and FEC, EC and VC and FEC, PC and VC and FEC, EC and PC, VC and FEC, and the like are preferable.

鎖状エステルとしては、メチルエチルカーボネート(MEC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、メチルイソプロピルカーボネート(MIPC)、メチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート等の非対称鎖状カーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート等の対称鎖状カーボネート、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル等の鎖状カルボン酸エステルが好適に挙げられる。
鎖状エステルの含有量は、特に制限されないが、非水溶媒の総体積に対して、60〜90体積%の範囲で用いるのが好ましい。該含有量が60体積%以上であれば非水電解液の粘度が高くなりすぎず、90体積%以下であれば非水電解液の電気伝導度が低下して広い温度範囲での電気化学特性が低下するおそれが少ないので上記範囲であることが好ましい。
前記鎖状エステルの中でも、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、プロピオン酸メチル、酢酸メチルおよび酢酸エチルから選ばれるメチル基を含む鎖状エステルが好ましく、特にメチル基を有する鎖状カーボネートが好ましい。
また、鎖状カーボネートを用いる場合には、対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カーボネートの両方が含まれるとより好ましく、対称鎖状カーボネートの含有量が非対称鎖状カーボネートより多く含まれると更に好ましい。
鎖状カーボネート中に対称鎖状カーボネートが占める体積の割合は、51体積%以上が好ましく、55体積%以上がより好ましい。上限としては、95体積%以下がより好ましく、85体積%以下であると更に好ましい。対称鎖状カーボネートとしてジメチルカーボネートまたはジエチルカーボネートが含まれると特に好ましい。
非対称鎖状カーボネートはメチル基を有するとより好ましく、メチルエチルカーボネートが特に好ましい。
上記の場合に一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましい。
Examples of chain esters include asymmetric chain carbonates such as methyl ethyl carbonate (MEC), methyl propyl carbonate (MPC), methyl isopropyl carbonate (MIPC), methyl butyl carbonate, and ethyl propyl carbonate, dimethyl carbonate (DMC), and diethyl carbonate ( DEC), symmetric chain carbonates such as dipropyl carbonate and dibutyl carbonate, and chain carboxylic acid esters such as methyl propionate, ethyl propionate, methyl acetate, and ethyl acetate.
The content of the chain ester is not particularly limited, but it is preferably used in the range of 60 to 90% by volume with respect to the total volume of the nonaqueous solvent. If the content is 60% by volume or more, the viscosity of the non-aqueous electrolyte does not become too high, and if it is 90% by volume or less, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte is lowered and electrochemical characteristics in a wide temperature range. The above range is preferable because there is little risk of decrease.
Among the chain esters, chain esters containing a methyl group selected from dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, methyl butyl carbonate, methyl propionate, methyl acetate, and ethyl acetate are preferable, particularly methyl A chain carbonate having a group is preferred.
In the case of using a chain carbonate, it is more preferable that both a symmetric chain carbonate and an asymmetric chain carbonate are contained, and it is more preferable that the content of the symmetric chain carbonate is more than that of the asymmetric chain carbonate.
The volume ratio of the symmetric chain carbonate in the chain carbonate is preferably 51% by volume or more, and more preferably 55% by volume or more. As an upper limit, 95 volume% or less is more preferable, and it is still more preferable in it being 85 volume% or less. It is particularly preferred that dimethyl carbonate or diethyl carbonate is included as the symmetrical chain carbonate.
The asymmetric chain carbonate preferably has a methyl group, and methyl ethyl carbonate is particularly preferable.
The above case is preferable because electrochemical characteristics in a wider temperature range are improved.

環状カーボネートと鎖状エステルの割合は、広い温度範囲での電気化学特性向上の観点から、環状カーボネート:鎖状エステル(体積比)が10:90〜45:55が好ましく、15:85〜40:60がより好ましく、20:80〜35:65が特に好ましい。   The ratio of the cyclic carbonate to the chain ester is preferably 10:90 to 45:55, and 15:85 to 40:55, from the viewpoint of improving the electrochemical properties in a wide temperature range. 60 is more preferable, and 20:80 to 35:65 is particularly preferable.

その他の非水溶媒としては、ピバリン酸メチル、ピバリン酸ブチル、ピバリン酸ヘキシル、ピバリン酸オクチル等の第3級カルボン酸エステル、シュウ酸ジメチル、シュウ酸エチルメチル、シュウ酸ジエチル等のシュウ酸エステル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン等の環状エーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等の鎖状エーテル、ジメチルホルムアミド等のアミド、リン酸トリメチル、リン酸トリブチル、リン酸トリオクチル等のリン酸エステル、スルホラン等のスルホン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、α−アンゲリカラクトン等のラクトン、アセトニトリル、プロピオニトリル等のモノニトリル、1,3−プロパンスルトン、1,3−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン等のスルトン化合物、エチレンサルファイト、ヘキサヒドロベンゾ[1,3,2]ジオキサチオラン−2−オキシド(1,2−シクロヘキサンジオールサイクリックサルファイトともいう)、5−ビニル−ヘキサヒドロ1,3,2−ベンゾジオキサチオール−2−オキシド等の環状サルファイト化合物、メタンスルホン酸2−プロピニル、メチレンメタンジスルホネート等のスルホン酸エステル化合物、ジビニルスルホン、1,2−ビス(ビニルスルホニル)エタン、ビス(2−ビニルスルホニルエチル)エーテル等のビニルスルホン化合物等から選ばれるS=O結合含有化合物、無水酢酸、無水プロピオン酸等の鎖状のカルボン酸無水物、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水グルタル酸、無水イタコン酸、3−スルホ−プロピオン酸無水物等の環状酸無水物、メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、フェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシヘプタフルオロシクロテトラホスファゼンなどの環状ホスファゼン化合物、シクロヘキシルベンゼン、フルオロシクロヘキシルベンゼン化合物(1−フルオロ−2−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−3−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−4−シクロヘキシルベンゼン)、tert−ブチルベンゼン、tert−アミルベンゼン、1−フルオロ−4−tert−ブチルベンゼン等の分枝アルキル基を有する芳香族化合物や、ビフェニル、ターフェニル(o−、m−、p−体)、ジフェニルエーテル、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン(o−、m−、p−体)、アニソール、2,4−ジフルオロアニソール、ターフェニルの部分水素化物(1,2−ジシクロヘキシルベンゼン、2−フェニルビシクロヘキシル、1,2−ジフェニルシクロヘキサン、o−シクロヘキシルビフェニル)等の芳香族化合物が好適に挙げられる。   Other non-aqueous solvents include tertiary carboxylic acid esters such as methyl pivalate, butyl pivalate, hexyl pivalate, octyl pivalate, oxalate esters such as dimethyl oxalate, ethyl methyl oxalate, diethyl oxalate, Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, cyclic ethers such as 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxy Chain ethers such as ethane, amides such as dimethylformamide, phosphate esters such as trimethyl phosphate, tributyl phosphate, trioctyl phosphate, sulfones such as sulfolane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, α-angelica lactone, etc. Lactone, acetonitrile, propionitrile Mononitriles, sultone compounds such as 1,3-propane sultone, 1,3-butane sultone, 1,4-butane sultone, ethylene sulfite, hexahydrobenzo [1,3,2] dioxathiolane-2-oxide (1,2 -Cyclohexanediol cyclic sulfite), cyclic sulfite compounds such as 5-vinyl-hexahydro 1,3,2-benzodioxathiol-2-oxide, 2-propynyl methanesulfonate, methylenemethane disulfonate, etc. S = O bond-containing compound selected from sulfonic acid ester compounds, vinylsulfone compounds such as divinylsulfone, 1,2-bis (vinylsulfonyl) ethane, bis (2-vinylsulfonylethyl) ether, acetic anhydride, propionic anhydride A chain carboxylic anhydride such as Cyclic acid anhydrides such as hydrosuccinic acid, maleic anhydride, glutaric anhydride, itaconic anhydride, 3-sulfo-propionic anhydride, methoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, phenoxypentafluorocyclotri Cyclic phosphazene compounds such as phosphazene and ethoxyheptafluorocyclotetraphosphazene, cyclohexylbenzene, fluorocyclohexylbenzene compounds (1-fluoro-2-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-3-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-4-cyclohexylbenzene), Aromatic compounds having a branched alkyl group such as tert-butylbenzene, tert-amylbenzene, 1-fluoro-4-tert-butylbenzene, biphenyl, ter Phenyl (o-, m-, p-form), diphenyl ether, fluorobenzene, difluorobenzene (o-, m-, p-form), anisole, 2,4-difluoroanisole, terphenyl partial hydride (1, Preferred examples include aromatic compounds such as 2-dicyclohexylbenzene, 2-phenylbicyclohexyl, 1,2-diphenylcyclohexane, o-cyclohexylbiphenyl).

上記の非水溶媒は通常、適切な物性を達成するために、混合して使用される。その組合せは、例えば、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートとラクトンとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートとエーテルとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートと鎖状エステルとの組み合わせ等が好適に挙げられる。   The above non-aqueous solvents are usually used as a mixture in order to achieve appropriate physical properties. The combinations include, for example, a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate, a combination of a cyclic carbonate, a chain carbonate and a lactone, a combination of a cyclic carbonate, a chain carbonate and an ether, a cyclic carbonate, a chain carbonate and a chain ester. And a combination thereof.

〔電解質塩〕
本発明に使用される電解質塩としては、下記のリチウム塩、オニウム塩が好適に挙げられる。
[Electrolyte salt]
Preferred examples of the electrolyte salt used in the present invention include the following lithium salts and onium salts.

(リチウム塩)
リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO等の無機リチウム塩、LiN(SOCF、LiN(SO、LiCFSO、LiC(SOCF、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CF、LiPF(iso−C7、LiPF(iso−C7)等の鎖状のフッ化アルキル基を含有するリチウム塩や、(CF(SONLi、(CF(SONLi等の環状のフッ化アルキレン鎖を有するリチウム塩、ビス[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウムやジフルオロ[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウム等のオキサレート錯体をアニオンとするリチウム塩が好適に挙げられる。これらの中でも、LiPF、LiBF、LiN(SOCFおよびLiN(SOから選ばれる少なくとも1種が好ましく、LiPF6、LiBFおよびLiN(SOCFから選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
(Lithium salt)
Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (iso-C 3 F 7 ) 3 , LiPF 5 (iso -C 3 F 7 ) and other lithium salts containing a chain-like fluorinated alkyl group, and cyclic fluorides such as (CF 2 ) 2 (SO 2 ) 2 NLi, (CF 2 ) 3 (SO 2 ) 2 NLi An oxalate complex such as a lithium salt having an alkylene chain, lithium bis [oxalate-O, O ′] lithium borate or lithium difluoro [oxalate-O, O ′] lithium borate Lithium salt is preferably exemplified that. Among these, at least one selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 is preferable, and LiPF 6, LiBF 4 and LiN (SO 2 CF 3). ) At least one selected from 2 is more preferable.

(オニウム塩)
また、オニウム塩としては、下記に示すオニウムカチオンとアニオンを組み合わせた各種塩が好適に挙げられる。
オニウムカチオンの具体例としては、テトラメチルアンモニウムカチオン、エチルトリメチルアンモニウムカチオン、ジエチルジメチルアンモニウムカチオン、トリエチルメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン、N,N−ジメチルピロリジニウムカチオン、N−エチル−N−メチルピロリジニウムカチオン、N,N−ジエチルピロリジニウムカチオン、スピロ−(N,N')−ビピロリジニウムカチオン、N,N'−ジメチルイミダゾリニウムカチオン、N−エチル−N’−メチルイミダゾリニウムカチオン、N,N'−ジエチルイミダゾリニウムカチオン、N,N'−ジメチルイミダゾリウムカチオン、N−エチル−N'−メチルイミダゾリウムカチオン、N,N'−ジエチルイミダゾリウムカチオン等が好適に挙げられる。
アニオンの具体例としては、PFアニオン、BFアニオン、ClOアニオン、AsFアニオン、CFSOアニオン、N(CFSOアニオン、N(CSOアニオン、等が好適に挙げられる。
(Onium salt)
Moreover, as an onium salt, the various salts which combined the onium cation and anion shown below are mentioned suitably.
Specific examples of the onium cation include tetramethylammonium cation, ethyltrimethylammonium cation, diethyldimethylammonium cation, triethylmethylammonium cation, tetraethylammonium cation, N, N-dimethylpyrrolidinium cation, N-ethyl-N-methylpyrrole. Dinium cation, N, N-diethylpyrrolidinium cation, spiro- (N, N ′)-bipyrrolidinium cation, N, N′-dimethylimidazolinium cation, N-ethyl-N′-methylimidazoli Preferable examples include nium cation, N, N′-diethylimidazolinium cation, N, N′-dimethylimidazolium cation, N-ethyl-N′-methylimidazolium cation, and N, N′-diethylimidazolium cation. Is The
Specific examples of the anion include PF 6 anion, BF 4 anion, ClO 4 anion, AsF 6 anion, CF 3 SO 3 anion, N (CF 3 SO 2 ) 2 anion, N (C 2 F 5 SO 2 ) 2 anion. , Etc. are mentioned suitably.

これらの電解質塩は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   These electrolyte salts can be used singly or in combination of two or more.

これら全電解質塩が溶解されて使用される濃度は、前記の非水溶媒に対して、通常0.3M以上が好ましく、0.7M以上がより好ましく、1.1M以上が更に好ましい。またその上限は、2.5M以下が好ましく、2.0M以下がより好ましく、1.5M以下が更に好ましい。   The concentration used by dissolving all the electrolyte salts is usually preferably 0.3 M or more, more preferably 0.7 M or more, and even more preferably 1.1 M or more with respect to the non-aqueous solvent. Moreover, the upper limit is preferably 2.5 M or less, more preferably 2.0 M or less, and even more preferably 1.5 M or less.

〔非水電解液の製造〕
本発明の非水電解液は、例えば、前記の非水溶媒を混合し、これに前記の電解質塩及び該非水電解液に対して2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物や2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物を添加することにより得ることができる。
この際、用いる非水溶媒及び非水電解液に加える化合物は、生産性を著しく低下させない範囲内で、予め精製して、不純物が極力少ないものを用いることが好ましい。
[Production of non-aqueous electrolyte]
In the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, for example, the main chain of an alkylene chain in which the above nonaqueous solvent is mixed and two nitrile groups are connected to the above electrolyte salt and the nonaqueous electrolytic solution is 2 carbon atoms. It can be obtained by adding a branched dinitrile compound having 4 or less or a straight chain dinitrile compound in which an alkylene chain connecting two nitrile groups has 2 to 6 carbon atoms.
At this time, it is preferable that the compound added to the non-aqueous solvent and the non-aqueous electrolyte to be used is one that is purified in advance and has as few impurities as possible within a range that does not significantly reduce the productivity.

本発明の非水電解液は、下記の第1〜第4の電気化学素子に使用することができ、非水電解質として、液体状のものだけでなくゲル化されているものも使用し得る。更に本発明の非水電解液は固体高分子電解質用としても使用できる。中でも、本発明の非水電解液は、電解質塩にリチウム塩を使用する第1の電気化学素子用(即ち、リチウム電池用)または第4の電気化学素子用(即ち、リチウムイオンキャパシタ用)として用いることが好ましく、リチウム電池用として用いることが更に好ましく、リチウム二次電池用として用いることが最も適している。   The non-aqueous electrolyte of the present invention can be used in the following first to fourth electrochemical elements, and as the non-aqueous electrolyte, not only a liquid but also a gelled one can be used. Furthermore, the non-aqueous electrolyte of the present invention can be used for a solid polymer electrolyte. Among them, the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is used for the first electrochemical element (that is, for a lithium battery) or the fourth electrochemical element (that is, for a lithium ion capacitor) that uses a lithium salt as an electrolyte salt. It is preferably used, more preferably used for a lithium battery, and most preferably used for a lithium secondary battery.

〔第1の電気化学素子(リチウム電池)〕
本発明のリチウム電池は、リチウム一次電池及びリチウム二次電池を総称する。また、本明細書において、リチウム二次電池という用語は、いわゆるリチウムイオン二次電池も含む概念として用いる。本発明のリチウム電池は、正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている前記非水電解液からなる。非水電解液以外の正極、負極等の構成部材は特に制限なく使用できる。
例えば、リチウム二次電池用正極活物質としては、コバルト、マンガン、およびニッケルから選択される1種以上を含有するリチウムとの複合金属酸化物が使用される。これらの正極活物質は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このようなリチウム複合金属酸化物としては、例えば、LiCoO、LiMn、LiNiO、LiCo1−xNi(0.01<x<1)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi1/2Mn3/2、LiCo0.98Mg0.02等が挙げられる。また、LiCoOとLiMn、LiCoOとLiNiO、LiMnとLiNiOのように併用してもよい。
[First electrochemical element (lithium battery)]
The lithium battery of the present invention is a generic term for a lithium primary battery and a lithium secondary battery. In this specification, the term lithium secondary battery is used as a concept including a so-called lithium ion secondary battery. The lithium battery of the present invention comprises the nonaqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous solvent. Components other than the non-aqueous electrolyte, such as a positive electrode and a negative electrode, can be used without particular limitation.
For example, as the positive electrode active material for a lithium secondary battery, a composite metal oxide with lithium containing one or more selected from cobalt, manganese, and nickel is used. These positive electrode active materials can be used singly or in combination of two or more.
Examples of such a lithium composite metal oxide include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiCo 1-x Ni x O 2 (0.01 <x <1), LiCo 1/3 Ni 1/3. Examples thereof include Mn 1/3 O 2 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , and LiCo 0.98 Mg 0.02 O 2 . Moreover, LiCoO 2 and LiMn 2 O 4, LiCoO 2 and LiNiO 2, may be used in combination as LiMn 2 O 4 and LiNiO 2.

また、過充電時の安全性やサイクル特性を向上したり、Li基準で4.3V以上の充電電位での使用を可能にするために、リチウム複合金属酸化物の一部は他元素で置換してもよい。例えば、コバルト、マンガン、ニッケルの一部をSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、Cu、Bi、Mo、La等の少なくとも1種以上の元素で置換したり、Oの一部をSやFで置換したり、またはこれらの他元素を含有する化合物を被覆することもできる。
これらの中では、LiCoO、LiMn、LiNiOのような満充電状態における正極の充電電位がLi基準で4.3V以上で使用可能なリチウム複合金属酸化物が好ましく、LiCo1−x(但し、MはSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、Cuから選ばれる少なくとも1種類以上の元素、0.001≦x≦0.05)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi1/2Mn3/2、LiMnOとLiMO(Mは、Co、Ni、Mn、Feなどの遷移金属)との固溶体のようなLi基準で4.4V以上で使用可能なリチウム複合金属酸化物がより好ましい。高充電電圧で動作するリチウム複合金属酸化物を使用すると、充電時における電解液との反応により特に広い温度範囲での電気化学特性が低下しやすいが、本発明に係るリチウム二次電池ではこれらの電気化学特性の低下を抑制することができる。
特にMnを含む正極の場合に正極からのMnイオンの溶出に伴い電池の抵抗が増加しやすい傾向にあるため、広い温度範囲での電気化学特性が低下しやすい傾向にあるが、本発明に係るリチウム二次電池ではこれらの電気化学特性の低下を抑制することができるので好ましい。
In addition, in order to improve safety and cycle characteristics during overcharge, and to enable use at a charging potential of 4.3 V or higher with respect to Li, a part of the lithium composite metal oxide is replaced with another element. May be. For example, a part of cobalt, manganese, nickel is replaced with at least one element such as Sn, Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, Cu, Bi, Mo, La, etc. , A part of O may be substituted with S or F, or a compound containing these other elements may be coated.
Among these, lithium composite metal oxides such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , and LiNiO 2 that can be used at a charged potential of the positive electrode in a fully charged state of 4.3 V or more on the basis of Li are preferable, and LiCo 1-x M x O 2 (where M is at least one element selected from Sn, Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, Cu, 0.001 ≦ x ≦ 0.05) , LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , Li 2 MnO 3 and LiMO 2 (M is a transition metal such as Co, Ni, Mn, Fe) More preferred is a lithium composite metal oxide that can be used at 4.4 V or higher on the basis of Li, such as a solid solution. When a lithium composite metal oxide that operates at a high charging voltage is used, the electrochemical characteristics in a wide temperature range are likely to be deteriorated due to a reaction with the electrolyte during charging, but in the lithium secondary battery according to the present invention, these A decrease in electrochemical characteristics can be suppressed.
In particular, in the case of a positive electrode containing Mn, the resistance of the battery tends to increase with the elution of Mn ions from the positive electrode, so that the electrochemical characteristics in a wide temperature range tend to be lowered. Lithium secondary batteries are preferred because they can suppress a decrease in these electrochemical characteristics.

更に、正極活物質として、リチウム含有オリビン型リン酸塩を用いることもできる。特に鉄、コバルト、ニッケルおよびマンガンから選ばれる少なくとも1種以上含むリチウム含有オリビン型リン酸塩が好ましい。その具体例としては、LiFePO、LiCoPO、LiNiPO、LiMnPO等が挙げられる。
これらのリチウム含有オリビン型リン酸塩の一部は他元素で置換してもよく、鉄、コバルト、ニッケル、マンガンの一部をCo、Mn、Ni、Mg、Al、B、Ti、V、Nb、Cu、Zn、Mo、Ca、Sr、W及びZr等から選ばれる1種以上の元素で置換したり、またはこれらの他元素を含有する化合物や炭素材料で被覆することもできる。これらの中では、LiFePOまたはLiMnPOが好ましい。
また、リチウム含有オリビン型リン酸塩は、例えば前記の正極活物質と混合して用いることもできる。
Furthermore, lithium-containing olivine-type phosphate can also be used as the positive electrode active material. In particular, a lithium-containing olivine-type phosphate containing at least one selected from iron, cobalt, nickel and manganese is preferable. Specific examples thereof include LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , LiMnPO 4 and the like.
Some of these lithium-containing olivine-type phosphates may be substituted with other elements, and some of iron, cobalt, nickel, and manganese are replaced with Co, Mn, Ni, Mg, Al, B, Ti, V, and Nb. , Cu, Zn, Mo, Ca, Sr, W and Zr can be substituted with one or more elements selected from these, or can be coated with a compound or carbon material containing these other elements. Among these, LiFePO 4 or LiMnPO 4 is preferable.
Moreover, lithium containing olivine type | mold phosphate can also be mixed with the said positive electrode active material, for example, and can be used.

また、リチウム一次電池用正極としては、CuO、CuO、AgO、AgCrO、CuS、CuSO、TiO、TiS、SiO、SnO、V、V12、VO、Nb、Bi、BiPb,Sb、CrO、Cr、MoO、WO、SeO、MnO、Mn、Fe、FeO、Fe、Ni、NiO、CoO、CoOなどの、一種もしくは二種以上の金属元素の酸化物あるいはカルコゲン化合物、SO、SOClなどの硫黄化合物、一般式(CFで表されるフッ化炭素(フッ化黒鉛)などが挙げられる。中でも、MnO、V、フッ化黒鉛などが好ましい。As the positive electrode for lithium primary battery, CuO, Cu 2 O, Ag 2 O, Ag 2 CrO 4, CuS, CuSO 4, TiO 2, TiS 2, SiO 2, SnO, V 2 O 5, V 6 O 12 , VO x , Nb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 Pb 2 O 5 , Sb 2 O 3 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , MoO 3 , WO 3 , SeO 2 , MnO 2 , Mn 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , Ni 2 O 3 , NiO, CoO 3 , CoO and other oxides of one or more metal elements or chalcogen compounds, sulfur such as SO 2 and SOCl 2 Examples thereof include compounds, and fluorocarbons (fluorinated graphite) represented by the general formula (CF x ) n . Among these, MnO 2 , V 2 O 5 , graphite fluoride and the like are preferable.

上記の正極活物質10gを蒸留水100mlに分散させた時の上澄み液のpHとしては10.0〜12.5である場合、一段と広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が得られやすいので好ましく、更に10.5〜12.0である場合が好ましい。
また、正極中に元素としてNiが含まれる場合、正極活物質中のLiOHなどの不純物が増える傾向があるため、一段と広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が得られやすいので好ましく、正極活物質中のNiの原子濃度が5〜25atomic%である場合が更に好ましく、8〜21atomic%である場合が特に好ましい。
When the pH of the supernatant liquid when 10.0 g of the positive electrode active material is dispersed in 100 ml of distilled water is 10.0 to 12.5, the effect of improving the electrochemical characteristics in a wider temperature range can be easily obtained. The case of 10.5 to 12.0 is more preferable.
Further, when Ni is contained as an element in the positive electrode, impurities such as LiOH in the positive electrode active material tend to increase. Therefore, the effect of improving electrochemical characteristics in a wider temperature range can be easily obtained, which is preferable. The case where the atomic concentration of Ni in the substance is 5 to 25 atomic% is more preferable, and the case where it is 8 to 21 atomic% is particularly preferable.

正極の導電剤は、電解液に対して化学変化を起こさない電子伝導材料であれば特に制限はない。例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等のグラファイト、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック等が挙げられる。また、グラファイトとカーボンブラックを適宜混合して用いてもよい。導電剤の正極合剤への添加量は、1〜10質量%が好ましく、特に2〜5質量%が好ましい。   The conductive agent for the positive electrode is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change with respect to the electrolytic solution. Examples thereof include graphite such as natural graphite (flaky graphite and the like) and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black. Further, graphite and carbon black may be appropriately mixed and used. 1-10 mass% is preferable and, as for the addition amount to the positive mix of a electrically conductive agent, 2-5 mass% is especially preferable.

正極は、前記の正極活物質をアセチレンブラック、カーボンブラック等の導電剤、及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンとブタジエンの共重合体(SBR)、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体(NBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、エチレンプロピレンジエンターポリマー等の結着剤と混合し、これに1−メチル−2−ピロリドン等の高沸点溶剤を加えて混練して正極合剤とした後、この正極合剤を集電体のアルミニウム箔やステンレス製のラス板等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。
正極の集電体を除く部分の密度は、通常は1.5g/cm以上であり、電池の容量をさらに高めるため、好ましくは2g/cm以上であり、より好ましくは、3g/cm以上であり、更に好ましくは、3.6g/cm以上である。なお、上限としては、4g/cm以下が好ましい。
The positive electrode is composed of a conductive agent such as acetylene black and carbon black, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer of styrene and butadiene (SBR), acrylonitrile and butadiene. Mixing with a binder such as copolymer (NBR), carboxymethyl cellulose (CMC), ethylene propylene diene terpolymer, etc., and adding a high boiling point solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone to knead and mix Then, this positive electrode mixture was applied to a current collector aluminum foil, a stainless steel lath plate, etc., dried and pressure-molded, and then subjected to vacuum at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours. It can be manufactured by heat treatment.
The density of the part except the collector of the positive electrode is usually at 1.5 g / cm 3 or more, for further increasing the capacity of the battery, it is preferably 2 g / cm 3 or more, more preferably, 3 g / cm 3 It is above, More preferably, it is 3.6 g / cm 3 or more. The upper limit is preferably 4 g / cm 3 or less.

リチウム二次電池用負極活物質としては、リチウム金属やリチウム合金、及びリチウムを吸蔵及び放出することが可能な炭素材料〔易黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.37nm以上の難黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.34nm以下の黒鉛など〕、スズ(単体)、スズ化合物、ケイ素(単体)、ケイ素化合物、LiTi12などのチタン酸リチウム化合物等を1種単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中では、リチウムイオンの吸蔵及び放出能力において、人造黒鉛や天然黒鉛等の高結晶性の炭素材料を使用することが更に好ましく、格子面(002)の面間隔(d002)が0.340nm(ナノメータ)以下、特に0.335〜0.337nmである黒鉛型結晶構造を有する炭素材料を使用することが特に好ましい。
複数の扁平状の黒鉛質微粒子が互いに非平行に集合或いは結合した塊状構造を有する人造黒鉛粒子や、例えば鱗片状天然黒鉛粒子に圧縮力、摩擦力、剪断力等の機械的作用を繰り返し与え、球形化処理を施した黒鉛粒子を用いることにより、負極の集電体を除く部分の密度を1.5g/cm以上の密度に加圧成形したときの負極シートのX線回折測定から得られる黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比I(110)/I(004)が0.01以上となると一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましく、0.05以上となることがより好ましく、0.1以上となることが更に好ましい。また、過度に処理し過ぎて結晶性が低下し電池の放電容量が低下する場合があるので、上限は0.5以下が好ましく、0.3以下がより好ましい。
また、高結晶性の炭素材料(コア材)はコア材よりも低結晶性の炭素材料によって被膜されていると、広い温度範囲での電気化学特性が一段と良好となるので好ましい。被覆の炭素材料の結晶性は、TEMにより確認することが出来る。
高結晶性の炭素材料を使用すると、充電時において非水電解液と反応し、界面抵抗の増加によって広い温度範囲での電気化学特性を低下させる傾向があるが、本発明に係るリチウム二次電池では広い温度範囲での電気化学特性が良好となる。
Examples of the negative electrode active material for a lithium secondary battery include lithium metal, lithium alloy, and a carbon material capable of occluding and releasing lithium (easily graphitized carbon and a (002) plane spacing of 0.37 nm or more). Non-graphitizable carbon, graphite with (002) plane spacing of 0.34 nm or less, etc.], tin (single), tin compound, silicon (single), silicon compound, lithium titanate such as Li 4 Ti 5 O 12 A compound etc. can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Among these, it is more preferable to use a highly crystalline carbon material such as artificial graphite or natural graphite in terms of the ability to occlude and release lithium ions, and the plane spacing (d 002 ) of the lattice plane ( 002 ) is 0. It is particularly preferable to use a carbon material having a graphite-type crystal structure of 340 nm (nanometer) or less, particularly 0.335 to 0.337 nm.
A mechanical action such as compression force, friction force, shear force, etc. is repeatedly applied to artificial graphite particles having a massive structure in which a plurality of flat graphite fine particles are assembled or bonded non-parallel to each other, for example, scaly natural graphite particles, Using graphite particles that have been subjected to spheroidization treatment, the density of the portion excluding the current collector of the negative electrode can be obtained from X-ray diffraction measurement of the negative electrode sheet when pressed to a density of 1.5 g / cm 3 or more. When the ratio I (110) / I (004) of the peak intensity I (110) of the (110) plane of the graphite crystal and the peak intensity I (004) of the (004) plane is 0.01 or more, the temperature becomes even wider. It is preferable because electrochemical characteristics are improved, more preferably 0.05 or more, and still more preferably 0.1 or more. Moreover, since it may process too much and crystallinity may fall and the discharge capacity of a battery may fall, an upper limit is preferable 0.5 or less, and 0.3 or less is more preferable.
In addition, it is preferable that the highly crystalline carbon material (core material) is coated with a carbon material having lower crystallinity than the core material because electrochemical characteristics in a wide temperature range are further improved. The crystallinity of the coating carbon material can be confirmed by TEM.
When a highly crystalline carbon material is used, the lithium secondary battery according to the present invention tends to react with the non-aqueous electrolyte during charging and lower the electrochemical characteristics in a wide temperature range due to an increase in interface resistance. Then, the electrochemical characteristics in a wide temperature range are good.

また、負極活物質としてのリチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物としては、Si、Ge、Sn、Pb、P、Sb、Bi、Al、Ga、In、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Mg、Sr、Ba等の金属元素を少なくとも1種含有する化合物が挙げられる。これらの金属化合物は単体、合金、酸化物、窒化物、硫化物、硼化物、リチウムとの合金等、何れの形態で用いてもよいが、単体、合金、酸化物、リチウムとの合金の何れかが高容量化できるので好ましい。中でも、Si、Ge及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素を含有するものが好ましく、Si及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素を含むものが電池を高容量化できるので特に好ましい。   Examples of the metal compound capable of inserting and extracting lithium as the negative electrode active material include Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. , Zn, Ag, Mg, Sr, Ba, and other compounds containing at least one metal element. These metal compounds may be used in any form such as a simple substance, an alloy, an oxide, a nitride, a sulfide, a boride, and an alloy with lithium, but any of a simple substance, an alloy, an oxide, and an alloy with lithium. Is preferable because the capacity can be increased. Among these, those containing at least one element selected from Si, Ge and Sn are preferable, and those containing at least one element selected from Si and Sn are particularly preferable because the capacity of the battery can be increased.

負極は、上記の正極の作製と同様な導電剤、結着剤、高沸点溶剤を用いて混練して負極合剤とした後、この負極合剤を集電体の銅箔等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。
負極の集電体を除く部分の密度は、通常は1.1g/cm以上であり、電池の容量をさらに高めるため、好ましくは1.5g/cm以上であり、特に好ましくは1.7g/cm以上である。なお、上限としては、2g/cm以下が好ましい。
The negative electrode is kneaded using the same conductive agent, binder, and high-boiling solvent as in the production of the positive electrode, and then the negative electrode mixture is applied to the copper foil of the current collector. After being dried and pressure-molded, it can be produced by heat treatment under vacuum at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours.
The density of the portion excluding the current collector of the negative electrode is usually 1.1 g / cm 3 or more, and is preferably 1.5 g / cm 3 or more, particularly preferably 1.7 g in order to further increase the capacity of the battery. / Cm 3 or more. The upper limit is preferably 2 g / cm 3 or less.

また、リチウム一次電池用の負極活物質としては、リチウム金属又はリチウム合金が挙げられる。   Moreover, lithium metal or a lithium alloy is mentioned as a negative electrode active material for lithium primary batteries.

リチウム電池の構造には特に限定はなく、単層または複層のセパレータを有するコイン型電池、円筒型電池、角型電池、ラミネート電池等を適用できる。
電池用セパレータとしては、特に制限はされないが、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンの単層または積層の微多孔性フィルム、織布、不織布等を使用できる。
The structure of the lithium battery is not particularly limited, and a coin-type battery, a cylindrical battery, a square battery, a laminated battery, or the like having a single-layer or multi-layer separator can be applied.
Although it does not restrict | limit especially as a battery separator, The monolayer or laminated | stacked microporous film, woven fabric, a nonwoven fabric, etc. of polyolefin, such as a polypropylene and polyethylene, can be used.

本発明におけるリチウム二次電池は、充電終止電圧が4.2V以上、特に4.3V以上の場合にも広い温度範囲での電気化学特性に優れ、更に、4.4V以上においても特性は良好である。放電終止電圧は、通常2.8V以上、更には2.5V以上とすることが出来るが、本願発明におけるリチウム二次電池は、2.0V以上とすることが出来る。電流値については特に限定されないが、通常0.1〜30Cの範囲で使用される。また、本発明におけるリチウム電池は、−40〜100℃、好ましくは−10〜80℃で充放電することができる。   The lithium secondary battery according to the present invention has excellent electrochemical characteristics in a wide temperature range even when the end-of-charge voltage is 4.2 V or more, particularly 4.3 V or more, and the characteristics are also good at 4.4 V or more. is there. The end-of-discharge voltage is usually 2.8 V or more, and further 2.5 V or more, but the lithium secondary battery in the present invention can be 2.0 V or more. Although it does not specifically limit about an electric current value, Usually, it uses in the range of 0.1-30C. Moreover, the lithium battery in this invention can be charged / discharged at -40-100 degreeC, Preferably it is -10-80 degreeC.

本発明においては、リチウム電池の内圧上昇の対策として、電池蓋に安全弁を設けたり、電池缶やガスケット等の部材に切り込みを入れる方法も採用することができる。また、過充電防止の安全対策として、電池の内圧を感知して電流を遮断する電流遮断機構を電池蓋に設けることができる。   In the present invention, as a countermeasure against an increase in the internal pressure of the lithium battery, a method of providing a safety valve on the battery lid or cutting a member such as a battery can or a gasket can be employed. Further, as a safety measure for preventing overcharge, the battery lid can be provided with a current interruption mechanism that senses the internal pressure of the battery and interrupts the current.

〔第2の電気化学素子(電気二重層キャパシタ)〕
本発明の第2の電気化学素子は、電解液と電極界面の電気二重層容量を利用してエネルギーを貯蔵する電気化学素子である。本発明の一例は、電気二重層キャパシタである。この電気化学素子に用いられる最も典型的な電極活物質は、活性炭である。二重層容量は概ね表面積に比例して増加する。
[Second electrochemical element (electric double layer capacitor)]
The 2nd electrochemical element of this invention is an electrochemical element which stores energy using the electrical double layer capacity | capacitance of electrolyte solution and an electrode interface. An example of the present invention is an electric double layer capacitor. The most typical electrode active material used in this electrochemical device is activated carbon. Double layer capacity increases roughly in proportion to surface area.

〔第3の電気化学素子〕
本発明の第3の電気化学素子は、電極のドープ/脱ドープ反応を利用してエネルギーを貯蔵する電気化学素子である。この電気化学素子に用いられる電極活物質として、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化銅等の金属酸化物や、ポリアセン、ポリチオフェン誘導体等のπ共役高分子が挙げられる。これらの電極活物質を用いたキャパシタは、電極のドープ/脱ドープ反応にともなうエネルギー貯蔵が可能である。
[Third electrochemical element]
The third electrochemical element of the present invention is an electrochemical element that stores energy by using electrode doping / dedoping reactions. Examples of the electrode active material used in this electrochemical element include metal oxides such as ruthenium oxide, iridium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, and copper oxide, and π-conjugated polymers such as polyacene and polythiophene derivatives. Capacitors using these electrode active materials can store energy associated with electrode doping / dedoping reactions.

〔第4の電気化学素子(リチウムイオンキャパシタ)〕
本発明の第4の電気化学素子は、負極であるグラファイト等の炭素材料へのリチウムイオンのインターカレーションを利用してエネルギーを貯蔵する電気化学素子である。リチウムイオンキャパシタ(LIC)と呼ばれる。正極は、例えば活性炭電極と電解液との間の電気二重層を利用したものや、π共役高分子電極のドープ/脱ドープ反応を利用したもの等が挙げられる。電解液には少なくともLiPF6などのリチウム塩が含まれる。
[Fourth electrochemical element (lithium ion capacitor)]
The 4th electrochemical element of this invention is an electrochemical element which stores energy using the intercalation of the lithium ion to carbon materials, such as a graphite which is a negative electrode. It is called a lithium ion capacitor (LIC). Examples of the positive electrode include those using an electric double layer between an activated carbon electrode and an electrolytic solution, and those using a π-conjugated polymer electrode doping / dedoping reaction. The electrolyte contains at least a lithium salt such as LiPF 6 .

以下、本発明の電解液の実施例を示すが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the electrolytic solution of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1〜23、比較例1〜2
〔リチウムイオン二次電池の作製〕
LiNi1/3Mn1/3Co1/3(正極活物質、正極活物質10gを蒸留水100mlに分散させた時の上澄み液のpHは10.8);94質量%、アセチレンブラック(導電剤);3質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);3質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、正極シートを作製した。正極の集電体を除く部分の密度は3.6g/cmであった。また、非晶質炭素で被覆された人造黒鉛(負極活物質、d002=0.335nm)95質量%を、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き負極シートを作製した。負極の集電体を除く部分の密度は1.5g/cmであった。また、この電極シートを用いてX線回折測定した結果、黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比〔I(110)/I(004)〕は0.1であった。そして、正極シート、微多孔性ポリエチレンフィルム製セパレータ、負極シートの順に積層し、表1に記載の組成の非水電解液を加えて、2032型コイン電池を作製した。
Examples 1-23, Comparative Examples 1-2
[Production of lithium ion secondary battery]
LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 (the positive electrode active material, the pH of the supernatant liquid when 10 g of the positive electrode active material is dispersed in 100 ml of distilled water is 10.8); 94% by mass, acetylene black ( Conductive agent); 3% by mass is mixed and added to a solution in which polyvinylidene fluoride (binder); 3% by mass is previously dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone. Prepared. This positive electrode mixture paste was applied to one side of an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, punched out to a predetermined size, and a positive electrode sheet was produced. The density of the portion excluding the current collector of the positive electrode was 3.6 g / cm 3 . Further, 95% by mass of artificial graphite coated with amorphous carbon (negative electrode active material, d 002 = 0.335 nm) and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) in advance are added to 1-methyl-2-pyrrolidone. A negative electrode mixture paste was prepared by adding to the dissolved solution and mixing. This negative electrode mixture paste was applied to one side of a copper foil (current collector), dried and pressurized, and punched into a predetermined size to produce a negative electrode sheet. The density of the portion excluding the current collector of the negative electrode was 1.5 g / cm 3 . As a result of X-ray diffraction measurement using this electrode sheet, the ratio of the peak intensity I (110) of the (110) plane of the graphite crystal to the peak intensity I (004) of the (004) plane [I (110) / I (004)] was 0.1. And it laminated | stacked in order of the positive electrode sheet, the separator made from a microporous polyethylene film, and the negative electrode sheet, the nonaqueous electrolyte of the composition of Table 1 was added, and the 2032 type coin battery was produced.

〔高温充電保存後の低温特性の評価〕
初期の放電容量
上記の方法で作製したコイン電池を用いて、25℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で、終止電圧4.2Vまで3時間充電し、0℃に恒温槽の温度を下げ、1Cの定電流下終止電圧2.75Vまで放電して、初期の0℃の放電容量を求めた。
高温充電保存試験
次に、このコイン電池を85℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で終止電圧4.2Vまで3時間充電し、4.2Vに保持した状態で3日間保存を行った。その後、25℃の恒温槽に入れ、一旦1Cの定電流下終止電圧2.75Vまで放電した。
高温充電保存後の放電容量
更にその後、初期の放電容量の測定と同様にして、高温充電保存後の0℃の放電容量を求めた。
高温充電保存後の低温特性
高温充電保存後の低温特性を下記の0℃放電容量の維持率より求めた。
高温充電保存後の0℃放電容量維持率(%)=(高温充電保存後の0℃の放電容量/初期の0℃の放電容量)×100
また、電池の作製条件及び電池特性を表1に示す。
[Evaluation of low temperature characteristics after high temperature charge storage]
Initial discharge capacity Using the coin battery produced by the above method, in a constant temperature bath at 25 ° C, charge at a constant current of 1C and a constant voltage for 3 hours to a final voltage of 4.2V. Was discharged to a final voltage of 2.75 V under a constant current of 1 C, and the initial 0 ° C. discharge capacity was determined.
High temperature charge storage test Next, this coin battery was charged in a constant temperature bath at 85 ° C. with a constant current of 1 C and a constant voltage for 3 hours to a final voltage of 4.2 V, and stored for 3 days while being maintained at 4.2 V. It was. Then, it put into the thermostat of 25 degreeC, and discharged once to the final voltage 2.75V under the constant current of 1C.
Discharge capacity after high-temperature charge storage Further, the discharge capacity at 0 ° C. after high-temperature charge storage was determined in the same manner as the measurement of the initial discharge capacity.
Low-temperature characteristics after high-temperature charge storage The low-temperature characteristics after high-temperature charge storage were determined from the following maintenance rate of 0 ° C. discharge capacity.
0 ° C. discharge capacity retention rate after storage at high temperature (%) = (0 ° C. discharge capacity after high temperature storage / initial 0 ° C. discharge capacity) × 100
In addition, Table 1 shows battery manufacturing conditions and battery characteristics.

Figure 0005907070
Figure 0005907070

実施例24〜25、比較例3
実施例2、実施例18、比較例1で用いた負極活物質に変えて、ケイ素(単体)(負極活物質)を用いて、負極シートを作製した。ケイ素(単体);80質量%、アセチレンブラック(導電剤);15質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、負極シートを作製したことの他は、実施例2、実施例18、比較例1と同様にコイン電池を作製し、電池評価を行った。結果を表2に示す。
Examples 24 to 25, Comparative Example 3
Instead of the negative electrode active material used in Example 2, Example 18, and Comparative Example 1, a negative electrode sheet was prepared using silicon (single element) (negative electrode active material). Silicon (simple substance); 80% by mass, acetylene black (conductive agent); 15% by mass were mixed, and polyvinylidene fluoride (binder); 5% by mass was previously dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone. In addition to the solution, mixing was performed to prepare a negative electrode mixture paste. Except that this negative electrode mixture paste was applied onto a copper foil (current collector), dried and pressurized, punched out to a predetermined size, and a negative electrode sheet was produced, Example 2, Example 18, A coin battery was produced in the same manner as in Comparative Example 1, and the battery was evaluated. The results are shown in Table 2.

Figure 0005907070
Figure 0005907070

実施例26〜27、比較例4
実施例2、実施例18、比較例1で用いた正極活物質に変えて、非晶質炭素で被覆されたLiFePO(正極活物質)を用いて、正極シートを作製した。非晶質炭素で被覆されたLiFePO;90質量%、アセチレンブラック(導電剤);5質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、正極シートを作製したこと、電池評価の際の充電終止電圧を3.6V、放電終止電圧を2.0Vとしたことの他は、実施例2、実施例18、比較例1と同様にコイン電池を作製し、電池評価を行った。結果を表3に示す。
Examples 26 to 27, Comparative Example 4
A positive electrode sheet was produced using LiFePO 4 (positive electrode active material) coated with amorphous carbon instead of the positive electrode active material used in Example 2, Example 18, and Comparative Example 1. LiFePO 4 coated with amorphous carbon; 90% by mass, acetylene black (conducting agent); 5% by mass are mixed in advance, and polyvinylidene fluoride (binder); 5% by mass is added to 1-methyl-2-pyrrolidone. The positive electrode mixture paste was prepared by adding to and mixing with the solution previously dissolved in the mixture. This positive electrode mixture paste was applied onto an aluminum foil (current collector), dried, pressurized and punched to a predetermined size to produce a positive electrode sheet, and the end-of-charge voltage during battery evaluation was 3. A coin battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 2, Example 18, and Comparative Example 1 except that the voltage was 6 V and the discharge end voltage was 2.0 V. The results are shown in Table 3.

Figure 0005907070
Figure 0005907070

上記実施例1〜10のリチウム二次電池は何れも、本願発明の非水電解液において2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物を含まない場合の比較例1のリチウム二次電池や、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物に替えて直鎖ジニトリル化合物を含む場合の比較例2のリチウム二次電池に比べ、広い温度範囲での電気化学特性が顕著に向上している。
また、上記実施例11〜23のリチウム二次電池は何れも、本願発明の非水電解液において2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物および2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖のジニトリル化合物を含まない場合の比較例1、直鎖のジニトリル化合物のみを含む場合の比較例2のリチウム二次電池に比べ、広い温度範囲での電気化学特性が顕著に向上している。以上より、本発明の効果は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、本願発明の2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物を0.001〜5質量%を含有し、かつ、非水溶媒がフッ素原子を有する環状カーボネートを0.1〜30体積%含有する場合、もしくは、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物を0.001〜5質量%含有する場合に特有の効果であることが判明した。
また、実施例24〜25と比較例3の対比から、負極にケイ素(単体)を用いた場合や、実施例26〜27と比較例4の対比から、正極にリチウム含有オリビン型リン酸鉄塩を用いた場合にも同様な効果がみられる。従って、本発明の効果は、特定の正極や負極に依存した効果でないことは明らかである。
Any of the lithium secondary batteries of Examples 1 to 10 described above includes a branched dinitrile compound in which the main chain of the alkylene chain connecting two nitrile groups in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention has 2 to 4 carbon atoms. Comparison of the lithium secondary battery of Comparative Example 1 in the case where the nitrile group is not present and the case where the main chain of the alkylene chain linking the two nitrile groups is replaced with a branched dinitrile compound having 2 to 4 carbon atoms and a linear dinitrile compound is included. Compared with the lithium secondary battery of Example 2, the electrochemical characteristics in a wide temperature range are remarkably improved.
The lithium secondary batteries of Examples 11 to 23 are all branched dinitrile compounds in which the main chain of the alkylene chain connecting two nitrile groups in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention has 2 to 4 carbon atoms. And Comparative Example 1 in which the alkylene chain connecting the two nitrile groups does not contain a linear dinitrile compound having 2 to 6 carbon atoms, Comparative Example 2 in the case of containing only a linear dinitrile compound Compared with the battery, the electrochemical characteristics in a wide temperature range are remarkably improved. As described above, the effect of the present invention is that the main chain of the alkylene chain connecting the two nitrile groups of the present invention has 2 to 4 carbon atoms in the nonaqueous electrolytic solution in which the electrolyte salt is dissolved in the nonaqueous solvent. When the branched dinitrile compound is contained in an amount of 0.001 to 5% by mass and the non-aqueous solvent contains a cyclic carbonate having a fluorine atom in an amount of 0.1 to 30% by volume, or an alkylene linking two nitrile groups It has been found that the effect is unique when the chain contains 0.001 to 5% by mass of a linear dinitrile compound having 2 to 6 carbon atoms.
In addition, from the comparison between Examples 24 to 25 and Comparative Example 3, from the case of using silicon (simple substance) for the negative electrode, or from the comparison between Examples 26 to 27 and Comparative Example 4, the lithium-containing olivine-type iron phosphate salt to the positive electrode The same effect can be seen when using. Therefore, it is clear that the effect of the present invention is not an effect dependent on a specific positive electrode or negative electrode.

更に、本発明の非水電解液は、リチウム一次電池の広い温度範囲での放電特性を改善する効果も有する。   Furthermore, the non-aqueous electrolyte of the present invention also has an effect of improving the discharge characteristics in a wide temperature range of the lithium primary battery.

本発明の非水電解液を使用すれば、広い温度範囲での電気化学特性に優れた電気化学素子を得ることができる。特にハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、バッテリー電気自動車などに搭載される電気化学素子用の非水電解液として使用される場合、広い温度範囲での電気化学特性が低下しにくい電気化学素子を得ることができる。   If the non-aqueous electrolyte of the present invention is used, an electrochemical element having excellent electrochemical characteristics over a wide temperature range can be obtained. Especially when used as a non-aqueous electrolyte for electrochemical devices mounted on hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, battery electric vehicles, etc., electrochemical devices that do not easily deteriorate in electrochemical characteristics over a wide temperature range Can be obtained.

Claims (8)

非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、該非水溶媒がフッ素原子を有する環状カーボネートを0.1〜30体積%含有し、更に非水電解液中に2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物が0.001〜5質量%含有されていることを特徴とするリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。 In a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, the nonaqueous solvent contains 0.1 to 30% by volume of a cyclic carbonate having a fluorine atom, and two nitrile groups are further contained in the nonaqueous electrolytic solution. A non-aqueous electrolyte for a lithium battery or a lithium ion capacitor , wherein a branched dinitrile compound having a main chain of an alkylene chain to be linked having 2 to 4 carbon atoms is contained in an amount of 0.001 to 5% by mass. 非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、非水電解液中に2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物を0.001〜5質量%含有し、且つ、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物を0.001〜5質量%含有することを特徴とするリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。 In a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, a branched dinitrile compound in which the main chain of an alkylene chain connecting two nitrile groups in the non-aqueous electrolyte solution has 2 to 4 carbon atoms is 0 0.001 to 5% by mass of a lithium battery containing 0.001 to 5% by mass of a linear dinitrile compound containing 2 to 6 carbon atoms in an alkylene chain connecting two nitrile groups Or a non-aqueous electrolyte for a lithium ion capacitor . 非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、該非水溶媒がフッ素原子を有する環状カーボネートを0.1〜30体積%含有し、更に非水電解液中に2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の主鎖が炭素数2以上4以下である分枝ジニトリル化合物を0.001〜5質量%、および、2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖が炭素数2以上6以下である直鎖ジニトリル化合物を0.001〜5質量%含有することを特徴とするリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。 In a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, the nonaqueous solvent contains 0.1 to 30% by volume of a cyclic carbonate having a fluorine atom, and two nitrile groups are further contained in the nonaqueous electrolytic solution. 0.001 to 5% by mass of a branched dinitrile compound in which the main chain of the alkylene chain to be linked has 2 to 4 carbon atoms, and an alkylene chain to link the two nitrile groups are 2 to 6 carbon atoms A non-aqueous electrolyte for a lithium battery or a lithium ion capacitor , comprising 0.001 to 5% by mass of a chain dinitrile compound. 前記直鎖ジニトリル化合物として、前記直鎖ジニトリル化合物を構成する2つのニトリル基を連結するアルキレン鎖の炭素数が、前記分枝ジニトリル化合物のアルキレン鎖の主鎖の炭素数と異なる数のものを用いることを特徴とする請求項2または3に記載のリチウムイオン電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。 As the linear dinitrile compound, one having a different number of carbon atoms from the alkylene chain connecting the two nitrile groups constituting the linear dinitrile compound than the main chain carbon number of the branched dinitrile compound is used. The non-aqueous electrolyte for a lithium ion battery or a lithium ion capacitor according to claim 2 or 3. 前記分枝ジニトリル化合物が、主鎖のアルキレン鎖の少なくとも1つの水素原子が炭素数1以上2以下のアルキル基で置換されたものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。 5. The branched dinitrile compound according to claim 1, wherein at least one hydrogen atom of the main alkylene chain is substituted with an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms. Nonaqueous electrolyte for lithium batteries or lithium ion capacitors . 前記分枝ジニトリル化合物が、2つのニトリル基のうち、一方のニトリル基のα位炭素に結合する1つの水素原子のみがメチル基で置換されたものであることを特徴とする請求項5に記載のリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。 6. The branched dinitrile compound according to claim 5, wherein, of the two nitrile groups, only one hydrogen atom bonded to the α-position carbon of one nitrile group is substituted with a methyl group. Nonaqueous electrolyte for lithium batteries or lithium ion capacitors . 前記分枝ジニトリル化合物が、2−メチルスクシノニトリル、2,3−ジメチルスクシノニトリル、2−エチル−3−メチルスクシノニトリル、2,2,3−トリメチルスクシノニトリル、2−メチルグルタロニトリル、2,4−ジメチルグルタロニトリル、2−エチル−4−メチルグルタロニトリル、2,2,4−トリメチルグルタロニトリル、2,3−ジメチルグルタロニトリル、2,3,4−トリメチルグルタロニトリル、2−メチルアジポニトリル、2,5−ジメチルアジポニトリル、2−エチル−5−メチルアジポニトリル、2,2,5−トリメチルアジポニトリル、2,3−ジメチルアジポニトリル、2,4−ジメチルアジポニトリル、および2,3,5−トリメチルアジポニトリルから選択される少なくとも一種である請求項5に記載のリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液。The branched dinitrile compound is 2-methylsuccinonitrile, 2,3-dimethylsuccinonitrile, 2-ethyl-3-methylsuccinonitrile, 2,2,3-trimethylsuccinonitrile, 2-methylglutaro Nitrile, 2,4-dimethylglutaronitrile, 2-ethyl-4-methylglutaronitrile, 2,2,4-trimethylglutaronitrile, 2,3-dimethylglutaronitrile, 2,3,4-trimethylglu Talonitrile, 2-methyladiponitrile, 2,5-dimethyladiponitrile, 2-ethyl-5-methyladiponitrile, 2,2,5-trimethyladiponitrile, 2,3-dimethyladiponitrile, 2. At least one selected from 2,4-dimethyladiponitrile and 2,3,5-trimethyladiponitrile Non-aqueous electrolyte for a lithium battery or a lithium ion capacitor according to. 正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を備えたリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタである電気化学素子において、非水電解液が請求項1〜のいずれかに記載したリチウム電池又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液であることを特徴とする電気化学素子。 The positive electrode, according to any the electrochemical device is a negative electrode and a nonaqueous lithium battery or a lithium ion capacitor electrolyte salt with a non-aqueous electrolyte solution that is dissolved in a solvent, the nonaqueous electrolytic solution of claim 1-7 A non-aqueous electrolyte for a lithium battery or a lithium ion capacitor .
JP2012547841A 2010-12-06 2011-12-05 Non-aqueous electrolyte for lithium battery or lithium ion capacitor and electrochemical device using the same Expired - Fee Related JP5907070B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010271751 2010-12-06
JP2010271751 2010-12-06
PCT/JP2011/078041 WO2012077623A1 (en) 2010-12-06 2011-12-05 Nonaqueous electrolyte and electrochemical element using same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2012077623A1 JPWO2012077623A1 (en) 2014-05-19
JP5907070B2 true JP5907070B2 (en) 2016-04-20

Family

ID=46207111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012547841A Expired - Fee Related JP5907070B2 (en) 2010-12-06 2011-12-05 Non-aqueous electrolyte for lithium battery or lithium ion capacitor and electrochemical device using the same

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9230746B2 (en)
EP (1) EP2650958A4 (en)
JP (1) JP5907070B2 (en)
KR (1) KR20130130768A (en)
CN (1) CN103250296B (en)
WO (1) WO2012077623A1 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100793010B1 (en) * 2007-02-16 2008-01-08 에스케이에너지 주식회사 Fabrication of lithium secondary battery
JP6320876B2 (en) * 2013-10-29 2018-05-09 パナソニック株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20150057731A (en) * 2013-11-20 2015-05-28 삼성에스디아이 주식회사 Rechargeable lithium battery
CN103682440A (en) * 2013-12-11 2014-03-26 宁德新能源科技有限公司 Lithium ion battery and electrolyte thereof
JP6338913B2 (en) * 2014-03-31 2018-06-06 三井化学株式会社 Nonaqueous electrolyte for battery and lithium secondary battery
US10707526B2 (en) 2015-03-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
JP6519558B2 (en) * 2016-09-15 2019-05-29 トヨタ自動車株式会社 Lithium ion secondary battery and method of manufacturing the same
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
EP3373375A1 (en) 2017-03-08 2018-09-12 Basf Se Use of aliphatic dinitriles in electrochemical cells for reducing metal leaching
JP6518734B2 (en) * 2017-08-03 2019-05-22 株式会社パワーフォー Secondary battery
CN108274077A (en) * 2018-02-28 2018-07-13 河南国能电池有限公司 Cutting means and tab cutting system
EP3848949A1 (en) * 2020-01-08 2021-07-14 Fundación Centro de Investigación Cooperativa de Energías Alternativas, CIC Energigune Fundazioa Metal ion capacitor based on hard carbon as negative electrode and a mixture of activated carbon and sacrificial salt as the positive electrode
CN113140411A (en) * 2021-06-04 2021-07-20 中南大学 Electrolyte of high-voltage lithium ion capacitor
CN118318326A (en) * 2021-11-23 2024-07-09 太平洋工业发展公司 Metal ion battery with good low-temperature performance
WO2024178713A1 (en) * 2023-03-02 2024-09-06 宁德新能源科技有限公司 Electrochemical device and electronic device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004179146A (en) * 2002-07-15 2004-06-24 Ube Ind Ltd Nonaqueous electrolyte solution and lithium cell using the same
JP2009158240A (en) * 2007-12-26 2009-07-16 Equos Research Co Ltd Electrolytic solution for lithium ion battery
JP2009245864A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5418682A (en) * 1994-06-16 1995-05-23 Rockwell International Corporation Capacitor having an electrolyte containing a mixture of dinitriles
WO1997035332A1 (en) * 1996-03-20 1997-09-25 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Electrochemical device and electrolyte therefor
CN100585935C (en) 2002-07-15 2010-01-27 宇部兴产株式会社 Non-aqueous electrolyte and lithium cell
CN101604770A (en) * 2002-07-15 2009-12-16 宇部兴产株式会社 Nonaqueous electrolytic solution and lithium battery
JP5178998B2 (en) 2004-08-03 2013-04-10 三星エスディアイ株式会社 Lithium secondary battery and lithium secondary battery pack
US7776475B2 (en) 2004-08-03 2010-08-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium rechargeable battery and lithium rechargeable battery pack
KR100873577B1 (en) * 2006-01-12 2008-12-12 주식회사 엘지화학 Non-aqueous electrolyte and electrochemical device with an improved safety
TWI341605B (en) 2006-02-15 2011-05-01 Lg Chemical Ltd Non-aqueous electrolyte and electrochemical device with an improved safety
JP4936440B2 (en) 2006-10-26 2012-05-23 日立マクセルエナジー株式会社 Non-aqueous secondary battery
JP5287352B2 (en) 2008-02-29 2013-09-11 株式会社エクォス・リサーチ Electrolyte for lithium ion battery
EP2579377B1 (en) 2010-06-04 2014-09-03 Ube Industries, Ltd. Nonaqueous electrolyte solution and electrochemical element using same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004179146A (en) * 2002-07-15 2004-06-24 Ube Ind Ltd Nonaqueous electrolyte solution and lithium cell using the same
JP2009158240A (en) * 2007-12-26 2009-07-16 Equos Research Co Ltd Electrolytic solution for lithium ion battery
JP2009245864A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
CN103250296A (en) 2013-08-14
CN103250296B (en) 2016-09-07
WO2012077623A1 (en) 2012-06-14
EP2650958A1 (en) 2013-10-16
US9230746B2 (en) 2016-01-05
KR20130130768A (en) 2013-12-02
JPWO2012077623A1 (en) 2014-05-19
US20130337346A1 (en) 2013-12-19
EP2650958A4 (en) 2015-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6024670B2 (en) Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same
JP5907070B2 (en) Non-aqueous electrolyte for lithium battery or lithium ion capacitor and electrochemical device using the same
JP5979150B2 (en) Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same
JP6007915B2 (en) Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same
JP6866183B2 (en) Non-aqueous electrolyte and storage device using it
JP6098507B2 (en) Nonaqueous electrolytic solution for lithium battery or lithium ion capacitor and power storage device using the same
JP6222106B2 (en) Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same
JP6035684B2 (en) Non-aqueous electrolyte and electrochemical device using the same
JP5979222B2 (en) Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same
JPWO2017061464A1 (en) Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same
JP5686100B2 (en) Non-aqueous electrolyte and electrochemical device using the same
WO2017047554A1 (en) Nonaqueous electrolyte solution for electricity storage devices and electricity storage device using same
JP2011171282A (en) Nonaqueous electrolyte and electrochemical element using the same
JP6015673B2 (en) Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same
JP6252200B2 (en) Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140918

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150811

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150930

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160223

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160307

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5907070

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees